EP3088141A2 - Manipulatorsystem zum bereitstellen von eingeschenkten getränken an einen nutzer - Google Patents

Manipulatorsystem zum bereitstellen von eingeschenkten getränken an einen nutzer Download PDF

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EP3088141A2
EP3088141A2 EP16163881.2A EP16163881A EP3088141A2 EP 3088141 A2 EP3088141 A2 EP 3088141A2 EP 16163881 A EP16163881 A EP 16163881A EP 3088141 A2 EP3088141 A2 EP 3088141A2
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EP
European Patent Office
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manipulator
bottle
serving vessel
gripper
force
Prior art date
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Application number
EP16163881.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3088141B1 (de
EP3088141A3 (de
Inventor
Maximilian Burkhard
Otmar Honsberg
Jürgen Proske
Thomas SCHMIDBERGER
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KUKA Systems GmbH
Original Assignee
KUKA Systems GmbH
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Publication date
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Publication of EP3088141A3 publication Critical patent/EP3088141A3/de
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Publication of EP3088141B1 publication Critical patent/EP3088141B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085—Force or torque sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/008—Manipulators for service tasks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0028—Gripping heads and other end effectors with movable, e.g. pivoting gripping jaw surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
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    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
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    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42123—Position loop then force, current loop

Definitions

  • the invention relates to a manipulator system for providing drinks poured to a user and in particular to a guest and a gripper, which simplifies the pouring of a beverage from a bottle into a serving vessel.
  • manipulator systems can be used for example in the catering trade and in particular in the event catering.
  • manipulator systems which serve a user / guest drinks and / or pour.
  • industrial robots are used as manipulators.
  • Industrial robots are automatically guided multipurpose manipulators equipped with three or more freely programmable axes of motion, which are used either stationary or mobile. They carry grippers or tools (end effectors) or workpieces.
  • the manipulators are typically operated position-controlled, so that the manipulator leaves a predefined path of movement. Such manipulators pose by their movement and force a potential threat to people and objects located in the environment.
  • manipulator systems In order to exclude a threat to the environment and in particular the guests in these known manipulator systems, such manipulator systems are typically equipped with mechanical safety devices, such as safety barriers or protective fences. Consequently, the manipulator system is spatially separated from the user / guest, whereby the serving and transfer of a drink from the manipulator directly to the user / guest is not possible.
  • the drink is parked by the manipulator in a transfer zone and the user / guest can then remove the drink from the transfer zone.
  • the transfer zone is usually secured by security doors, so that the user / guest is also protected during the gripping of the beverage in front of the manipulator.
  • the known industrial robots used for pouring and their controls do not have error logic or process monitoring which can detect and overcome or indicate difficulties and / or faults in the system.
  • the object of the present invention is to provide a manipulator system and a gripper which eliminate the disadvantages mentioned.
  • the manipulator can pass the filled serving vessel to the user / guest, ie open the gripper when it grips it safely and applies a sufficiently high vertical force to the serving vessel. This is usually the case when the user / guest holds the glass with the beverage safely enough in his hand.
  • the minimum force is equal to the weight of the filled serving vessel, or preferably at least 90% of the weight of the filled serving vessel, and the manipulator can measure this vertical force.
  • the gripper is opened when the determined weight force on the gripper is preferably "zero", so no additional force acts (as the (weight) forces of the manipulator in connection with the gripper) on the gripper / manipulator.
  • the defined first position of the bottle delivery device may be a predefined position.
  • the first defined position can be a defined position, which is determined during calibration of the manipulator system or of the manipulator.
  • the manipulator system is preferably provided on a bar, a counter or a serving table and has no mechanical protection devices, so that the manipulator of the manipulator system can interact directly with a user / guest.
  • the bottle delivery device may, for example, be a beverage box which can provide at least six, preferably at least 12, more preferably at least 20, and most preferably at least 24 bottles.
  • the bottle supply device may be a bottle array on which the bottles are arranged at defined positions. For example, such a bottle array to be a tray.
  • the bottle supply device may comprise a magazine in which the bottles are stored. To provide the bottles in a first position, for example, they are transported from the magazine to the first position.
  • the serving vessel supply device may, for example, be a serving vessel array on which the serving vessels are arranged at defined positions, such as on a tray.
  • the serving vessel delivery device may include corresponding markings, such as depressions, that facilitate the orientation of the serving vessels on the serving vessel delivery device.
  • the serving vessel supply device may comprise a magazine in which serving vessels are stored. To provide the serving vessels in a second position, for example, they are transported from the magazine to the second position.
  • the serving vessels could also be arranged in undefined positions on the serving vessel preparation device.
  • the manipulator can independently determine the actual position of the serving vessels by means of its sensor or its sensitivity.
  • the servicing vessel in the third position stand independently or otherwise oriented.
  • the Serviergefäßagevoriques has means, such as projections or depressions to ensure safe reception of the Serviergefäßes.
  • the force-controlled manipulator is set up to move a serving vessel from the second position of the serving vessel supply device to the third position of the serving vessel receiving device.
  • the force-controlled manipulator is adapted to access a bottle from the first position of the bottle supply device and then orient and position so that the beverage with which the bottle is filled, at least partially flows into the serving vessel, ie the manipulator gives the drink into the serving vessel.
  • the manipulator during pouring the serving vessel, so that the serving vessel stands automatically after pouring on a horizontal surface.
  • the serving vessel is a drinking glass, such as a beer glass and especially a wheat beer glass.
  • other serving vessels can also be used be used. If, for example, wine is to be served, the use of wine glasses is possible.
  • the force-controlled manipulator allows the implementation of numerous safety functions, which allows the use of the manipulator system without mechanical protection devices.
  • the manipulator stops its motion when it detects a force greater than 30 Newton and preferably greater than 15 Newton.
  • a hazard to a user / guest can be avoided by collision with the manipulator or objects moved by the manipulator.
  • the force-controlled manipulator also includes a speed monitoring, which ensures that the manipulator does not exceed a maximum permissible speed.
  • the maximum speed is preferably 500 mm / s, preferably 300 mm / s and most preferably 200 mm / s.
  • the determination of forces in the vertical direction also allows a direct transfer of the beverage from the manipulator to the user / guest. Attacks the user / guest the serving vessel and brings on this serving vessel a vertical force, which counteracts the force of gravity. If this vertical force applied by the user / guest exceeds a defined minimum force, the manipulator determines this, opens the gripper and transfers the serving vessel to the user / guest. Thus, a safe transfer of the serving vessel is possible without this must be turned off in a certain secure transfer zone. Since the manipulator system can transfer the serving vessel directly to a user / guest, and can be operated without mechanical safety devices, such as barriers, it is possible to integrate the manipulator system directly into existing catering structures.
  • the manipulator has a plurality of axes of movement, wherein each sensor axis is associated with a sensor, wherein the sensor determines forces and / or moments, which act on the movement axis, which is associated with the sensor.
  • the provision of multiple axes of motion, and preferably of at least six axes of motion, is advantageous because the manipulator can move the gripped objects in all six degrees of freedom.
  • the monitoring of the forces and / or moments acting on the axes of movement is advantageous because it is thus possible to distinguish where forces and / or moments act on the manipulator structure. On the one hand, this enables the implementation of security functions and, on the other hand, also a simple control of the manipulator by touching the manipulator structure.
  • the force-controlled manipulator is a lightweight robot, and particularly preferably a LBR iiwa of KUKA AG.
  • the force in the vertical direction is determined by at least one sensor of the axes of motion on the basis of calculations.
  • the force in the vertical direction is determined by at least one sensor of the axes of motion on the basis of calculations.
  • several or all sensors of the movement axes are used for the determination and / or taken into account values detected by the sensors.
  • a sensor could also be arranged in the Tool Center Point (TCP) or the gripper, which detects or determines at least one value for the force in the vertical direction directly or indirectly.
  • TCP Tool Center Point
  • the determination of the force in the vertical direction can thus be understood as direct or indirect detection or determination.
  • a combination of values which were determined by means of a sensor in the TCP / gripper and / or by means of a sensor of the axes of movement of the manipulator would be conceivable for determining the force in the vertical direction.
  • Possible sensors which can be arranged in the TCP and / or gripper are 6D sensors, load cells, strain gauges and similar sensors.
  • the manipulator is preferably set up to determine the weight of the objects gripped by the gripper.
  • the weight of the gripped by the gripper objects can be determined for example via the force / moment sensors of the axes of movement. If the weight of the object grasped by the gripper is known, it is possible to distinguish the gripped objects on the basis of the determined weight. For example, it can be distinguished whether the gripped object is a bottle or a serving vessel and whether it is full or empty. Preferably, the current fill level of the bottle or serving vessel can thus also be determined. Likewise, the manipulator system can determine by determining the weight, whether a bottle or a serving vessel is damaged.
  • further method steps are dependent on the weight of the gripped object.
  • an improperly positioned empty bottle gripped by the bottle delivery device may be set aside. Subsequently, a new full bottle can be grasped. Likewise, damaged bottles and / or serving vessels can be detected and rejected.
  • the serving vessel receiving apparatus is adapted to receive the serving vessel in a third position in a non-vertical orientation, the longitudinal axis of the serving vessel being in the non-vertical orientation with a Baseplate preferably includes an angle of at least 20 °, preferably at least 30 ° and most preferably at least 45 °.
  • the non-vertical orientation significantly reduces the foaming, which can avoid foaming of the beverage.
  • higher flow rates can be achieved when pouring. This is particularly advantageous in the gastronomic area.
  • the serving vessel receiving device comprises a recess and at least one projection, wherein the recess is adapted to receive a lower edge of the serving vessel, and wherein the at least one projection is adapted to abut a side surface of the serving vessel. Due to the configuration of the projection and recess, the orientation of the serving vessel can be adjusted in the third position. In addition, the serving vessel is securely received by the Serviergefäßamvoriques and slipping of the Serviergefäßes during pouring is avoided. Furthermore, by configuring the projection and the recess, the serving vessel receiving device can be adapted to the serving vessels to be used.
  • the bottle supply device comprises at least two defined first positions, on each of which a bottle can be arranged, wherein the manipulator is adapted to approach a first position position controlled, and a bottle, which is arranged on the approached first position, by means of the gripper force-controlled to grab.
  • the position-controlled approach of a position allows a quick start.
  • a referencing of the manipulator system is necessary.
  • a purely position-controlled approach can not compensate for any inaccuracies in the positioning of the bottles. Therefore, it is advantageous to perform the exact positioning force-controlled and so combine the advantages of position control with those of the force control. If the coarse position has been approached by means of position control, then it is switched to the force control.
  • the forces and / or moments resulting from a contact between the manipulator (or objects picked up by the manipulator) and objects located in the environment are determined / detected and used to control the manipulator.
  • the manipulator can Align when gripping a bottle according to the actual position of the bottle, which may differ from the theoretical position.
  • the bottle supply device comprises at least two different position fields, wherein the at least two different position fields each have defined first positions, and wherein on the at least two different position fields bottles, which are filled with different einzchenkenden drinks, can be arranged, wherein the manipulator is adapted to depending on an input of a user / guest to grab a bottle from a selected position field by means of the gripper.
  • the manipulator is adapted to depending on an input of a user / guest to grab a bottle from a selected position field by means of the gripper.
  • different position fields it is possible for the user / guest to serve different drinks. For example, a white beer can be provided on a first position field and another wheat beer on a second position field. Other drinks and drink combinations are also possible.
  • the bottle supply device is arranged so that the bottles are at least partially recessed in the base plate.
  • the partial sinking allows a safe positioning of the bottles, and reduces the risk of overturning the bottles during force-controlled positioning and gripping.
  • the bottle supply device comprises a cooling device that cools the bottles.
  • cold drinks can be offered even if the ambient temperature of the manipulator system is above the preferred drinking temperature of the beverage.
  • the manipulator is adapted to be controlled by touching at least one of the axes of movement of the manipulator.
  • the control over preferably human touches on at least one of the axes of movement of the manipulator allows intuitive control of the manipulator system without having to provide further input devices. By different touches and a different beverage selection is possible.
  • the servicingergefäß washerhornsvoriques comprises at least two defined second positions, on each of which a serving vessel can be arranged, wherein the manipulator is adapted to approach a second position position controlled, and a Serviergefäß, which is arranged on the approached second position, by means of the gripper force-controlled to grab.
  • the position-controlled starting a position allows a quick start.
  • an exact referencing of the manipulator system is necessary for accurate position control.
  • a purely position-controlled starting can not compensate for any inaccuracies in the positioning of the serving vessels. Therefore, it is advantageous to perform the exact positioning force-controlled and so combine the advantages of position control with those of the force control.
  • the coarse position has been approached by means of position control, then it is switched to the force control.
  • the forces and / or moments resulting from a contact between the manipulator (or objects picked up by the manipulator) and objects located in the environment are detected / determined and used to control the manipulator.
  • the manipulator can align itself with the actual position of the serving vessel, which may differ from the theoretical position. Thus, a secure gripping is possible.
  • the manipulator system comprises at least one bottle storage device, wherein the bottle storage device comprises at least two defined fourth positions, on each of which an empty bottle can be arranged, wherein the manipulator is adapted to approach a fourth position position controlled, and an empty bottle, force controlled on the approached fourth position to arrange.
  • a bottle-depositing device is advantageous because it allows empty bottles to be collected and subsequently removed from the manipulator system. If a force is detected / detected by the manipulator, which is based on a contact between the gripped, empty bottle and the bottle storage device (eg a vertical force in the approached fourth position), the gripper can be opened and the bottle can be deposited in the bottle storage device.
  • the fourth position is defined such that a gripped bottle (just yet) has no contact with the bottle storage device, so that the gripper can be opened when no force is detected / detected. By the presence of no forces, it can be determined that no objects / bottle is in / at the approached fourth position. In this case, the fourth position must be selected accordingly, that the bottle does not "fall” too far when opening the gripper and / or is damaged or falls over.
  • the fourth position in this case is chosen such that the bottle with the bottle bottom in the vertical direction is at most 5 cm, preferably at most 2 cm, and more preferably at most 1 cm above the bottle storage device.
  • the force-controlled start-up of a fourth position makes it possible to determine whether an empty bottle already exists on the approached fourth position or not. Will namely a corresponding vertical force already detected / recorded before reaching the fourth position, this indicates that at the fourth position, a bottle has already been turned off. If this occurs, the manipulator can place the empty bottle in another fourth position.
  • the manipulator system comprises at least one bottle opener, wherein the bottle opener is arranged in a fifth position, and wherein the manipulator is adapted to open a gripped bottle by means of the bottle opener.
  • the bottle opener is a bottle opener for opening bottles, which are closed with a crown cap.
  • the bottle opener may also be configured to open corked bottles such as wine bottles, bottles with a strap closure or screwed bottles.
  • the bottle is moved by the manipulator in the fifth position and opened there by means of the bottle opener.
  • the movement necessary for opening the bottle is preferably carried out by the manipulator.
  • the bottle opener may also be movable and perform the necessary movement to open the bottle.
  • the manipulator system comprises a flushing device, wherein the flushing device is disposed in a sixth position and is adapted to flush a serving vessel, and wherein the manipulator is adapted to grip a serving vessel by means of the gripper and thus to be positioned over the flushing device and to orient that the serving vessel is rinsed.
  • the flushing device is a gastronomic flushing device which flushes a serving vessel when it is pushed onto the flushing device or positioned over the flushing device.
  • the flushing device may comprise a vertically oriented brush disposed in a basin filled with flushing water.
  • the rinsing device and the serving vessel receiving device are arranged in a trough, wherein the trough is adapted to receive rinsing water and / or spilled portions of the drink to be inserted.
  • the tub allows for a clean pouring of the beverage and protects other system components from spilled drinks and rinse water.
  • the manipulator system further comprises a bell, wherein the manipulator is adapted to operate the bell when an error has occurred in the operation of the manipulator system.
  • the bell is a mechanical bell that is operated by pressing. Typical errors occurring during operation of the Among other things, manipulator systems, the lack of serving vessels, the lack of bottles, as well as a completely filled bottle storage device.
  • the manipulator is set up to approach a position with an unknown deviation in a position-controlled manner and to align itself precisely by means of force control by touching the structures assigned to the positions, the contact of the structures associated with the positions with the manipulator, with the gripper or with a gripped object can take place.
  • the combination of position control and force control allows on the one hand a quick approach of the positions and on the other hand a precise alignment of the manipulator according to the corresponding positions.
  • a complex referencing is not necessary because the exact positions to be approached are determined by force control.
  • the gripper of the manipulator system is a gripper, as described below.
  • the gripper for pouring a beverage comprises two gripping elements for gripping a bottle, wherein at least one gripping element for gripping the respective other gripping element to be moved, and wherein each gripping element comprises a first and a second contact element, wherein the contact elements perpendicular to the gripping movement are mounted on the first or second gripping element, so that the contact elements can align when gripping a contour of a gripped object.
  • the contact elements may be pivotally mounted on an axle which is attached to the respective gripping element.
  • the pivotable mounting may be limited by stops, so that the contact elements, for example, by ⁇ 15 °, preferably by ⁇ 10 ° and most preferably by ⁇ 5 ° can pivot about a central orientation.
  • the contact element comprises a sensing means for supporting a serving vessel, the sensing means having at least two protrusions, and wherein the protrusions are sized to abut a side surface of the serving vessel proximate an opening of the serving vessel such that when the gripper engages a bottle , the opening of the bottle is positioned in or above the opening of the serving vessel. Consequently the beverage can flow from the bottle into the serving vessel without being spilled.
  • a suitable dimensioning of the projections to prevent the immersion of the bottle neck in the Lucasdkte drink. This serves to improve hygiene because the outer surface of the bottle neck does not come into contact with the beverage.
  • the contact elements each have two centering contact surfaces, wherein the contact surfaces form an angle of less than 180 °, and wherein the contact surfaces are preferably provided with a ductile material, wherein the ductile material preferably has a Shore A hardness of at most 70, preferably at most 50, and most preferably at most 30.
  • Centering contact surfaces make it possible, in particular, to grip cylindrical objects or cylindrical objects, such as bottles or serving vessels, for example.
  • a ductile material also improves the grip, and in particular allows even damp objects to access safely.
  • the serving vessel or the bottle may have a moist surface due to condensation or foaming of the beverage.
  • the ductile material protects the bottle and the serving vessel from possible damage by the gripper.
  • FIG. 1A a schematic view of a manipulator system 1
  • FIG. 1B a schematic plan view of the manipulator system 1 from Fig. 1A
  • a force-controlled manipulator 100 is arranged substantially centrally in the manipulator system 1.
  • a gripper 200 is set up on the manipulator 100, which grabs a bottle 411 'and dispenses a beverage into the serving vessel 301', which is, for example, a white beer glass.
  • the serving vessel 301 ' is received by a serving vessel receiving device 500.
  • the pouring of the beverage is accomplished by the manipulator 100 positioning and orienting the gripped bottle 411 'such that the opening of the bottle 411' is above an opening 325 of the serving vessel 301 '.
  • the bottle 411 ' is tilted so that the beverage flows from the bottle 411' into the serving vessel 301 ', as in FIG Fig. 6 shown.
  • the serving vessel 301 ' is erected during pouring.
  • the manipulator system 1 comprises a serving vessel supply device 300, wherein the serving vessel supply device 300 comprises, for example, eight defined second positions P2a... P2n, on each of which a serving vessel 301, 302 is arranged.
  • the manipulator system 1 comprises a bottle supply device 400 which has two position fields 410, 420.
  • the position fields 410, 420 each have eight defined first positions P1a ... P2n and P1b ... Pim.
  • In the first positions P1a ... P2n are bottles of a first beverage 411 and on the first positions P1b ... P1m bottles of a second beverage 421 are arranged.
  • the manipulator system 1 comprises a flushing device 700 in a sixth position P6, wherein the flushing device is adapted to flush serving vessels 301, 302 when they are arranged above the flushing device 700.
  • a serving vessel 301 is first gripped by the serving vessel preparation device 300, moved to the rinsing device 700, and then taken up in the serving vessel receiving device 500. Then, the manipulator 100 picks up a bottle 411, 421 from the bottle supply device 400, opens the bottle by means of the bottle opener 800, and positions and orients the opened bottle 411 'so that the beverage can flow from the bottle 411' into the serving vessel 301 ' , The bottle opener 800 is arranged in a fifth position P5. Furthermore, the manipulator system 1 comprises a bottle storage device 600 which, for example, comprises 24 fourth positions P4a... P4n. The bottle storage device 600 is adapted to receive empty bottles.
  • Fig. 2 shows a manipulator system 1, wherein the manipulator 100, comprising the gripper 200, is arranged centrally.
  • the serving vessel delivery device 300 includes twelve serving vessels 301.
  • the bottle delivery device 400 which includes two position panels 410, 420, is at least partially recessed in the base 10, as is the bottle storage apparatus 600.
  • the rinsing device 700 and the serving vessel receiving device 500 which comprises a recess 510 and a projection 520, are arranged in a trough.
  • spilled liquid (drink or rinse water) can be collected in the tub.
  • the bottle opener 800 is arranged above an opening 820 such that crown corks fall into the opening 820 when the bottles are opened and can be collected below the base plate 10.
  • the manipulator system 1 comprises a bell 900, which can be actuated by the manipulator 100 when an error has occurred in the manipulator system.
  • the bell is actuated by a mechanical contact.
  • FIGS. 3A and 3B show schematic views of a gripper 200.
  • the gripping elements 210, 220 are movably mounted. During gripping, the gripping members 210, 220 are moved towards each other.
  • both gripping elements 210, 220 may be designed to be movable or only one of the two gripping elements 210 or 220. The movement may be translatory or rotational.
  • the gripping elements are actuated pneumatically, but other actuating mechanisms, which are actuated for example by electrically or hydraulically operated actuators, possible.
  • first 211, 221 and second contact elements 212, 222 are pivotally mounted, so that the contact elements 211, 221, 212, 222 when gripped on a contour of a gripped Align object.
  • the contact elements further comprise centering contact surfaces 241a, 241b, 242a, 242b, which enclose an angle of less than 180 °. As in FIG. 3B As shown, the included angle in the present illustration is about 120 °.
  • the first contact element 221 further comprises a feeler 230, which has two projections 231, 232.
  • FIG. 4 shows a gripped by the gripper 200 bottle 411 '.
  • the gripping elements 210, 220 are moved toward one another, so that the contact elements 211, 212, 221, 222 associated with the gripping elements 210, 220 align with the contour of the neck of the bottle 411 ', thus enabling a secure grip.
  • the bottle is centered in the gripper 200.
  • FIG. 5 shows a serving vessel 301 'gripped by the gripper 200, the serving vessel 301' being a wheat beer glass.
  • the gripping elements 210, 220 have been moved towards each other, so that the gripping elements 210, 220 associated contact elements 211, 212, 221, 222 align with the contour of the side surface 320 of the grippedInbierglases 301 'and thus allow a secure grip.
  • the wheat beer glass 301 ' is centered in the gripper 200.
  • the wheat beer glass also has a lower edge 310 and an opening 325.
  • FIG. 6 10 shows a force-controlled manipulator 100 which positions and directs a bottle 411 'over a serving vessel 301' received in a serving vessel receiving device 500 so that a beverage from the bottle 411 'flows into the serving vessel 301' and is poured.
  • the serving vessel 301 ' is received in the serving vessel receiving device 500 such that a lower edge 310 of the serving vessel is located in a recess 510 of the serving vessel receiving device 500.
  • the gripper 200 engages the bottle 411 'at the bottleneck and supports at the same time with the sensing means 230 and its projections 231 and 232, a side surface 320 of the serving vessel 301'.
  • the opening of the bottle is positioned over the opening 325 of the serving vessel 301 'such that the beverage flows from the bottle 411' into the serving vessel 301 '. Due to the inclination of the bottle 411 ', the flow rate of the beverage can be influenced.
  • the manipulator straightens the serving vessel 301 'by means of the sensing means 230 during pouring so that the serving vessel 301' is vertical. That is, the angle included by the longitudinal axis 330 of the serving vessel 301 'with the base plate 10 changes during pouring until it is preferably 90 °.
  • FIG. 7 shows a schematic flow diagram of an exemplary dispensing method, which can be performed with the manipulator system 1.
  • the manipulator waits in an initial pose for a command, in particular a touch, of a user / guest.
  • a command of a user / guest is recognized, interpreted and converted into an operating order.
  • the manipulator 100 grips a serving vessel 301 by means of the gripper 200.
  • the gripped serving vessel 301 ' is rinsed by means of the rinsing device 700, preferably swiveled over the rinsing device 700 after rinsing and then placed in the serving vessel receiving device.
  • step S05 a full bottle 411 corresponding to the operating order is gripped and then opened by means of the bottle opener 800 in step S06.
  • step S07 the pouring of the beverage into the Serving vessel 301 'as described above.
  • step S08 the pouring is interrupted and the bottle 411 'is pivoted with a beverage residue therein to dissolve other ingredients such as yeast, and then this beverage residue is also poured.
  • step S09 the empty bottle 411 'is stored in the bottle storage device 600.
  • step S10 the full serving vessel 301 'is gripped and handed over to the user / guest.
  • a method for providing drinks to a user / guest comprises the following steps: providing at least one bottle 411 in a first position P1a, wherein the at least one bottle 411 with a einzinkkenden Beverage is filled; Providing at least one serving vessel 301 in a second position P2a, whereby the serving vessel 301 can be filled with the beverage to be poured; Gripping the serving vessel 301, wherein the serving vessel 301 is provided in the second position P2a, by means of a gripper 200 of a force-controlled manipulator 100; Moving the gripped serving vessel 301 'from the second position P2a to a third position P3, the third position P3 being associated with a serving vessel receiving device 500, and the serving vessel 301' being received by the serving vessel receiving device 500 in a non-vertical orientation at the third position P3 becomes; and gripping the at least one bottle 411 by means of the gripper 200 of the force-controlled manipulator 100; Positioning and
  • the minimum force is equal to the weight of the filled serving vessel 301 'and preferably at least 90% of the weight of the filled serving vessel 301'.
  • the gripper 200 is opened when a contact of the serving vessel 301' with the serving vessel receiving device 500 in the vertical direction is detected by the force-controlled manipulator 100.
  • the manipulator 100 waits for a user / guest to apply force, the direction of the force being interpreted as an instruction to pour and serve a particular beverage. This operating order is then first in a command for gripping a bottle 411, 421, which is filled with a einzchenkenden drink implemented.
  • the direction of the force of the user / guest determines the order and thus serves to select one of several different drinks.
  • a touch on the right side of the manipulator 100 results in a left force action and selection of a particular first type of beverage.
  • a touch on the left side of manipulator 100 results in a force application to the right and selection of a particular second type of beverage.
  • the operating order therefore particularly preferably comprises a selection command for gripping a bottle 411, 421, from one of the at least two different position fields 410, 420 of a bottle delivery device 400, wherein the at least two different position fields 410, 420 respectively define first positions P1a,... P1n and P1b, ...
  • the manipulator 100 picks up a bottle 411, 421 from a selected position field 410, 420 by means of the gripper 200.
  • the weight of the objects grasped by the gripper 200 is determined, and by means of the determined weight force the gripped object is determined, whereby preferably at least the serving vessel 301, a full bottle 411 and an empty bottle can be distinguished from one another.
  • the weight force determined on the gripper 200 can be used to determine whether an object (bottle 411, serving vessel 301) has ever been gripped.
  • an error can be detected if the gripper 200 would have grabbed an object in a step, but no additional weight acting force on the gripper 200 is determined. In this case, the gripper 200 has not grasped an object.
  • the manipulator preferably arranges an empty bottle in a bottle storage device 600, wherein the bottle storage device 600 comprises at least two defined fourth positions P4a,... P4n, on each of which an empty bottle can be arranged, wherein the manipulator 100 initially has a fourth position P4a, ... P4n position-controlled ander then an empty bottle 411 force-controlled on the approached fourth position.
  • the manipulator 100 moves the bottle 411 'gripped by the gripper into either the third position P3 or a fourth position P4a ... P4n, depending on its weight.
  • the manipulator 100 opens a gripped bottle 411 'by means of a bottle opener 800, the bottle opener 800 being located in a fifth position P5.
  • the manipulator 100 positions and orientes a serving vessel 301 'gripped by the gripper 200 over a flushing device 700 with the flushing device 700 disposed at a sixth position P6, and subsequently flushing the serving vessel 301' by means of the flushing device 700 ,
  • the manipulator 100 moves to the initial pose and then reciprocates the gripper 200 repeatedly in a horizontal direction when an error in the method is detected.
  • the manipulator particularly preferably moves into the starting position / position (for example in the vicinity of the positions P1 to P6) of the corresponding method step, determines a safe virtual point from known surrounding objects, serving vessels and / or bottles and / or positions on the corresponding objects should be arranged. This virtual point can then be approached.
  • the manipulator 100 repeatedly reciprocates the gripper 200 in a horizontal direction when an error is detected in the method.
  • This repeated to-and-fro movement of the gripper is preferably similar to a head shake.
  • the manipulator 100 operates a ringer 900 when a fault is detected in the method.
  • the manipulator 100 moves to a position P1, P2, P3, P4, P5, P6, with an unknown deviation, first position-controlled, and then moves by means of force control, by touching the, the positions P1, P2, P3, P4, P5, P6 associated structures, in the corresponding position, wherein the contact of the positions assigned to the structures with the manipulator 100, with the gripper 200 or with a gripped object 301 ', 411' can take place.
  • the beverage to be inserted is a wheat beer, wherein the manipulator 100, after erecting the serving vessel 301 ', pivots the gripped, not yet fully inserted bottle 411' and then above the opening 325 of the bottle Serving vessel 301 'is positioned so that a rest of the wheat beer to be poured in the bottle 411' flows into the serving vessel 301 '.
  • the orientation of the gripped bottle 411 'while the beverage being dispensed flows into the serving vessel 301' is adaptable to adjust the flow rate of the beverage to be poured. This makes it possible to control the foaming of carbonated drinks.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Manipulatorsystem (1) zum Bereitstellen von eingeschenkten Getränken an einen Nutzer, umfassend: eine Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400), eine Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung (300), zumindest eine Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500) und zumindest einen kraftgeregelten Manipulator (100), wobei der kraftgeregelte Manipulator (100) einen Greifer (200) umfasst, und wobei der kraftgeregelte Manipulator (100) dazu eingerichtet ist ein Serviergefäß (301) mittels des Greifers (200) zu greifen, und von einer zweiten Position in eine dritte Position zu bewegen und eine Flasche (411) mittels des Greifers (200) zu greifen und die gegriffene Flasche (411) so zu positionieren und zu orientieren, dass zumindest ein Teil des einzuschenkenden Getränks in das, von der Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500) aufgenommene Serviergefäß (301) fließt. Der kraftgeregelte Manipulator (100) umfasst weiterhin zumindest einen Sensor, welcher dazu eingerichtet ist, Kräfte in vertikaler Richtung zu ermitteln und ist dazu eingerichtet, das mit dem Getränk befüllte Serviergefäß (301) mittels des Greifers (200) zu greifen und einem Nutzer zu übergeben, wenn der Manipulator eine vertikale Kraft auf das befüllte Serviergefäß (301) ermittelt, die eine definierte, der Gewichtskraft entgegengerichtete Mindestkraft überschreitet.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Manipulatorsystem zum Bereitstellen von eingeschenkten Getränken an einen Nutzer und insbesondere an einen Gast sowie einen Greifer, der das Einschenken eines Getränks aus einer Flasche in ein Serviergefäß vereinfacht. Derartige Manipulatorsysteme können beispielsweise in der Gastronomie und insbesondere in der Eventgastronomie eingesetzt werden.
    • Hintergrund
  • Aus dem Bereich der Eventgastronomie und insbesondere aus dem Bereich der Messeaufbauten sind Manipulatorsysteme bekannt, welche einem Nutzer/Gast Getränke servieren und/oder einschenken. Dabei kommen in diesen Manipulatorsystemen auch Industrieroboter als Manipulatoren zum Einsatz. Industrieroboter sind automatisch geführte, mit drei oder mehr frei programmierbaren Bewegungsachsen ausgerüstete Mehrzweckmanipulatoren, die entweder ortsfest oder mobil eingesetzt werden. Sie führen Greifer oder Werkzeuge (Endeffektoren) oder Werkstücke. Die Manipulatoren werden hierbei typischerweise positionsgeregelt betrieben, so dass der Manipulator eine vordefinierte Bewegungsbahn abfährt. Derartige Manipulatoren stellen durch ihre Bewegung und Kraft eine potentielle Gefährdung für in der Umgebung befindliche Personen und Objekte dar.
  • Um in diesen bekannten Manipulatorsystemen eine Gefährdung der Umgebung und insbesondere der Gäste auszuschließen, sind derartige Manipulatorsysteme typischerweise mit mechanischen Sicherheitsvorrichtungen, wie beispielsweise Sicherheitsbarrieren oder Schutzzäunen ausgestattet. Folglich ist das Manipulatorsystem vom Nutzer/Gast räumlich getrennt, wodurch das Servieren und Übergeben eines Getränks von dem Manipulator direkt an den Nutzer/Gast nicht möglich ist. Üblicherweise wird das Getränk vom Manipulator in einer Übergabezone abgestellt und der Nutzer/Gast kann anschließend das Getränk aus der Übergabezone entnehmen. Die Übergabezone ist dabei gewöhnlich durch Sicherheitstüren gesichert, so dass der Nutzer/Gast auch während des Greifens des Getränkes vor dem Manipulator geschützt ist.
  • Mechanische Sicherheitsvorrichtungen, wie beispielsweise Sicherheitsbarrieren oder Schutzzäunen sind jedoch insbesondere im Bereich der Gastronomie unerwünscht, da das Manipulatorsystem nur schlecht in bestehende gastronomische Aufbauten, wie beispielsweise Bars oder Tresen integriert werden kann. Auch eine Übergabe des Getränks, welche in einer geschützten Übergabezone stattfinden muss, um die Sicherheit des Nutzers/Gastes zu garantieren ist unerwünscht, da der Nutzer/Gast das Getränk letztlich wie aus einem Getränkeautomaten aus dem Manipulatorsystem selbst entnehmen muss und es nicht serviert bekommt.
  • Des Weiteren weisen die bekannten Industrieroboter, die zum Einschenken verwendet werden, und deren Steuerungen keine Fehlerlogik oder Prozessüberwachung auf, die Schwierigkeiten und/oder Fehler im System erkennen und überwinden bzw. anzeigen können.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Manipulatorsystem sowie einen Greifer bereitzustellen, welche die genannten Nachteile auszuräumen.
    • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Manipulatorsystem nach Anspruch 1 sowie durch einen Greifer nach Anspruch 21. Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Manipulatorsystem zum Bereitstellen von eingeschenkten Getränken an einen Nutzer und insbesondere an einen Gast gelöst, umfassend:
    • eine Flaschenbereitstellungsvorrichtung, wobei die Flaschenbereitstellungsvorrichtung zumindest eine definierte erste Position umfasst, wobei auf der ersten Position eine Flasche angeordnet werden kann, und wobei die Flasche mit einem einzuschenkenden Getränk befüllt ist;
    • eine Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung, wobei die Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung zumindest eine definierte zweite Position umfasst, und wobei auf der zweite Position ein Serviergefäß angeordnet werden kann;
    • zumindest eine Serviergefäßaufnahmevorrichtung, wobei die Serviergefäßaufnahmevorrichtung dazu eingerichtet ist, das Serviergefäß in einer dritten Position aufzunehmen; und
    • zumindest einen kraftgeregelten Manipulator, wobei der kraftgeregelte Manipulator einen Greifer umfasst, und wobei der kraftgeregelte Manipulator dazu eingerichtet ist: ein Serviergefäß mittels des Greifers zu greifen, und von der zweiten Position in die dritte Position zu bewegen;
    • eine Flasche mittels des Greifers in einer ersten Position der Flaschenbereitstellungsvorrichtung zu greifen und die gegriffene Flasche so zu positionieren und zu orientieren, dass zumindest ein Teil des einzuschenkenden Getränks in das, von der Serviergefäßaufnahmevorrichtung aufgenommene Serviergefäß fließt; und wobei der kraftgeregelte Manipulator weiterhin zumindest einen Sensor umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, Kräfte in vertikaler Richtung zu ermitteln,
      und wobei der kraftgeregelte Manipulator weiter dazu eingerichtet ist, das mit dem einzuschenkenden Getränk befüllte Serviergefäß mittels des Greifers zu greifen und einem Nutzer, insbesondere einem Gast zu übergeben, wenn der Manipulator eine vertikale Kraft auf das befüllte Serviergefäß ermittelt, die eine definierte, der Gewichtskraft entgegengerichtete Mindestkraft überschreitet.
  • Somit kann der Manipulator dem Nutzer/Gast das befüllte Serviergefäß übergeben, also den Greifer öffnen, wenn dieser es sicher greift und eine ausreichend hohe vertikale Kraft auf das Serviergefäß aufbringt. Dies ist gewöhnlich der Fall, wenn der Nutzer/Gast das Glas mit dem Getränk ausreichend sicher in der Hand hält.
  • Vorzugsweise ist die Mindestkraft gleich der Gewichtskraft des befüllten Serviergefäßes, oder bevorzugt zumindest 90% der Gewichtskraft des befüllten Serviergefäßes und der Manipulator kann diese vertikale Kraft messen. Somit wird der Greifer geöffnet, wenn die ermittelte Gewichtskraft am Greifer bevorzugt "Null" ist, also keine zusätzliche Kraft (als die (Gewichts-)Kräfte des Manipulators in Verbindung mit dem Greifer) auf den Greifer/Manipulator wirkt.
  • Bevorzugt kann es sich bei der definierten ersten Position der Flaschenbereitstellungsvorrichtung um eine vorab definierte Position handeln. Ebenfalls kann es sich bei der ersten definierten Position um eine definierte Position handeln, die beim Einmessen des Manipulatorsystems bzw. des Manipulators bestimmt wird.
  • Das Manipulatorsystem wird vorzugsweise auf einer Bar, einem Tresen oder einem Serviertisch bereitgestellt und weist keine mechanischen Schutzvorrichtungen auf, so dass der Manipulator des Manipulatorsystems direkt mit einem Nutzer/Gast interagieren kann.
  • Die Flaschenbereitstellungsvorrichtung kann beispielsweise ein Getränkekasten sein, welcher zumindest sechs, vorzugsweise zumindest 12, weiter bevorzugt zumindest 20 und am bevorzugtes zumindest 24 Flaschen bereitstellen kann. Ebenso kann die Flaschenbereitstellungsvorrichtung ein Flaschen-Array sein, auf welchem die Flaschen auf definierten Positionen angeordnet sind. Ein solches Flaschen-Array kann beispielsweise ein Tablett sein. Alternativ kann die Flaschenbereitstellungsvorrichtung ein Magazin umfassen, in dem die Flaschen gelagert sind. Zur Bereitstellung der Flaschen in einer ersten Position werden diese beispielsweise aus dem Magazin in die erste Position befördert.
  • Die Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung kann beispielsweise ein Serviergefäß-Array sein, auf welchem die Serviergefäße auf definierten Positionen angeordnet sind, wie beispielsweise auf einem Tablett. Die Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung kann entsprechende Markierungen, wie beispielsweise Vertiefungen umfassen, welche die Ausrichtung der Serviergefäße auf der Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung erleichtern. Alternativ kann die Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung ein Magazin umfassen, in dem Serviergefäße gelagert sind. Zur Bereitstellung der Serviergefäße in einer zweiten Position werden diese beispielsweise aus dem Magazin in die zweite Position befördert. Ebenso könnten die Serviergefäße auch in undefinierten Positionen auf der Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung angeordnet sein. In diesem Fall kann der Manipulator die tatsächliche Position der Serviergefäße mittels seiner Sensorik bzw. seiner Sensitivität selbststätig bestimmen.
  • Die Serviergefäßaufnahmevorrichtung dient zur definierten Aufnahme des Serviergefäßes während des Einschenkens des Getränks aus der Flasche in das Serviergefäß. Dabei kann das Serviergefäß in der dritten Position eigenständig stehen oder anderweitig orientiert sein. Um eine entsprechende Aufnahme des Serviergefäßes zu ermöglichen, weist die Serviergefäßaufnahmevorrichtung Mittel auf, wie beispielsweise Vorsprünge oder Vertiefungen, um eine sichere Aufnahme des Serviergefäßes zu gewährleisten.
  • Der kraftgeregelten Manipulator ist einerseits dazu eingerichtet ein Serviergefäß von der zweiten Position der Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung in die dritte Position der Serviergefäßaufnahmevorrichtung zu bewegen. Andererseits ist der kraftgeregelte Manipulator dazu eingerichtet, eine Flasche von der ersten Position der Flaschenbereitstellungsvorrichtung zugreifen und anschließend so zu orientieren und zu positionieren, dass das Getränk, mit welchem die Flasche befüllt ist, zumindest teilweise in das Serviergefäß fließt, d.h. der Manipulator schenkt das Getränk in das Serviergefäß ein. Vorzugsweise richtet der Manipulator während des Einschenkens das Serviergefäß auf, so dass das Serviergefäß nach dem Einschenken selbstständig auf einer horizontalen Fläche steht. Typischerweise ist das Serviergefäß ein Trinkglas, wie beispielsweise ein Bierglas und insbesondere ein Weißbierglas. Jedoch können auch andere Serviergefäße verwendet werden. Soll beispielsweise Wein ausgeschenkt werden, so ist die Verwendung von Weingläsern möglich.
  • Der kraftgeregelte Manipulator ermöglicht die Implementierung zahlreicher Sicherheitsfunktionen, welche die Verwendung des Manipulators Systems ohne mechanischen Schutzvorrichtungen ermöglicht. Beispielsweise stoppt der Manipulator seine Bewegung, wenn er eine Kraft größer 30 Newton und bevorzugt größer 15 Newton ermittelt. Somit kann eine Gefährdung eines Nutzers/Gastes durch Kollision mit dem Manipulator oder mit vom Manipulator bewegter Objekte vermieden werden. Vorzugsweise umfasst der kraftgeregelte Manipulator ebenfalls eine Geschwindigkeitsüberwachung, welche sicherstellt, dass der Manipulator eine zulässige Maximalgeschwindigkeit nicht überschreitet. Vorzugsweise liegt die Maximalgeschwindigkeit bei 500 mm/s, bevorzugt bei 300 mm/s und am bevorzugten bei 200 mm/s.
  • Das Ermitteln von Kräften in vertikaler Richtung ermöglicht zudem eine direkte Übergabe des Getränkes vom Manipulator an den Nutzer/Gast. Greift der Nutzer/Gast das Serviergefäß und bringt dabei auf dieses Serviergefäß eine vertikale Kraft auf, welche der Schwerkraft entgegenwirkt. Übersteigt diese vom Nutzer/Gast aufgebrachte vertikale Kraft eine definierte Mindestkraft, ermittelt der Manipulator dies, öffnet den Greifer und übergibt das Serviergefäß dem Nutzer/Gast. Somit ist eine sichere Übergabe des Serviergefäßes möglich, ohne dass dieses in eine bestimmte sichere Übergabezone abgestellt werden muss. Da das Manipulatorsystem das Serviergefäß direkt an einen Nutzer/Gast übergeben kann, und ohne mechanische Sicherheitsvorrichtungen, wie Barrieren, betrieben werden kann, ist es möglich, das Manipulatorsystem direkt in bestehende gastronomische Strukturen zu integrieren.
  • Vorzugsweise weist der Manipulator mehrere Bewegungsachsen auf, wobei jeder Bewegungsachse ein Sensor zugeordnet ist, wobei der Sensor Kräfte und/oder Momente bestimmt, welche auf die Bewegungsachse wirken, der der Sensor zugeordnet ist. Die Bereitstellung mehrerer Bewegungsachsen und vorzugsweise von zumindest sechs Bewegungsachsen ist vorteilhaft, da der Manipulator die gegriffenen Objekte in allen sechs Freiheitsgraden bewegen kann. Die Überwachung der auf die Bewegungsachsen wirkenden Kräfte und oder Momente ist vorteilhaft, da so unterschieden werden kann, wo Kräfte und oder Momente an der Manipulatorstruktur angreifen. Dies ermöglicht zum einen die Implementierung von Sicherheitsfunktionen, zum anderen aber auch eine einfache Steuerung des Manipulators durch Berühren der Manipulatorstruktur.
  • Vorzugsweise ist der kraftgeregelte Manipulator ein Leichtbauroboter, und besonders bevorzugt ein LBR iiwa der KUKA AG.
  • Unter Ermitteln der Kraft in vertikaler Richtung kann hier beispielsweise verstanden werden, dass durch wenigstens einen Sensor der Bewegungsachsen aufgrund von Berechnungen die Kraft in vertikaler Richtung bestimmt wird. Vorzugsweise werden mehrere bzw. alle Sensoren der Bewegungsachsen zur Ermittlung herangezogen und/oder von den Sensoren erfasste Werte berücksichtigt. Weiterhin könnte aber auch ein Sensor im Tool Center Point (TCP) oder dem Greifer angeordnet sein, welcher wenigstens einen Wert für die Kraft in vertikaler Richtung direkt oder indirekt erfasst bzw. ermittelt. Das Ermitteln der Kraft in vertikaler Richtung kann somit als direktes oder indirektes Erfassen oder Bestimmen verstanden werden. Ebenso wäre eine Kombination aus Werten, welche mittels eines Sensors im TCP/Greifer und/oder mittels eines Sensors der Bewegungsachsen des Manipulators ermittelt wurden zur Ermittlung der Kraft in vertikaler Richtung denkbar. Mögliche Sensoren, welche im TCP und/oder Greifer angeordnet werden können sind 6D Sensoren, Kraftmessdosen, Dehnungsmessstreifen und ähnliche Sensoren.
  • Vorzugsweise ist der Manipulator dazu eingerichtet, die Gewichtskraft der vom Greifer gegriffenen Objekte zu bestimmen. Die Gewichtskraft der vom Greifer gegriffenen Objekte kann beispielsweise über die Kraft/Momenten-Sensoren der Bewegungsachsen bestimmt werden. Ist die Gewichtskraft des vom Greifer gegriffenen Objekts bekannt, so ist es möglich, die gegriffenen Objekte anhand der bestimmten Gewichtskraft zu unterscheiden. Beispielsweise kann hierbei unterschieden werden, ob das gegriffene Objekt eine Flasche oder ein Serviergefäß ist, und ob dieses voll oder leer ist. Vorzugsweise kann so auch der aktuelle Füllstand von Flasche oder Serviergefäß bestimmt werden. Ebenso kann das Manipulatorsystem durch die Bestimmung der Gewichtskraft feststellen, ob eine Flasche oder ein Serviergefäß beschädigt ist.
  • Vorzugsweise sind weitere Verfahrensschritte von der Gewichtskraft des gegriffenen Objektes abhängig. Beispielsweise kann eine falsch positionierte leere Flasche, welche von der Flaschenbereitstellungsvorrichtung gegriffen wurde, beiseite gestellt werden. Anschließend kann eine neue volle Flasche gegriffen werden. Ebenso können beschädigte Flaschen und/oder Serviergefäße erkannt und ausgesondert werden.
  • Vorzugsweise ist die Serviergefäßaufnahmevorrichtung dazu eingerichtet, das Serviergefäß in einer dritten Position in einer nicht-vertikalen Orientierung aufzunehmen, wobei die Längsachse des Serviergefäßes in der nicht-vertikalen Orientierung mit einer Grundplatte vorzugsweise einen Winkel von zumindest 20°, bevorzugt von zumindest 30° und am bevorzugtesten von zumindest 45° einschließt.
  • Insbesondere beim Einschenken von schäumenden Getränken wie beispielsweise kohlesäurehaltigen Getränken, wie Limonaden oder Bieren, wird durch die nicht-vertikale Orientierung die Schaumbildung signifikant reduziert, wodurch ein Überschäumen des Getränks vermieden werden kann. Ebenso können höhere Fließgeschwindigkeiten beim Einschenken erzielt werden. Dies ist insbesondere im gastronomischen Bereich vorteilhaft.
  • Vorzugsweise umfasst die Serviergefäßaufnahmevorrichtung eine Aussparung und zumindest einen Vorsprung, wobei die Aussparung dazu eingerichtet ist, eine untere Kante des Serviergefäßes aufzunehmen, und wobei der zumindest eine Vorsprung dazu eingerichtet ist, an einer Seitenfläche des Serviergefäßes anzuliegen. Durch die Ausgestaltung von Vorsprung und Aussparung kann die Orientierung des Serviergefäßes in der dritten Position angepasst werden. Zudem wird das Serviergefäß sicher von der Serviergefäßaufnahmevorrichtung aufgenommen und ein Wegrutschen des Serviergefäßes während des Einschenkens wird vermieden. Weiterhin kann durch die Ausgestaltung von Vorsprung und Aussparung die Serviergefäßaufnahmevorrichtung an die zu verwendenden Serviergefäße angepasst werden.
  • Vorzugsweise umfasst die Flaschenbereitstellungsvorrichtung zumindest zwei definierte erste Positionen, auf welchen jeweils eine Flasche angeordnet werden kann, wobei der Manipulator dazu eingerichtet ist, eine erste Position positionsgeregelt anzufahren, und eine Flasche, welche auf der angefahrenen ersten Position angeordnet ist, mittels des Greifers kraftgeregelt zu greifen. Das positionsgeregelte Anfahren einer Position ermöglicht ein schnelles Anfahren. Jedoch ist für eine genaue Positionsregelung eine Referenzierung des Manipulatorsystems notwendig. Auch kann ein rein positionsgeregeltes Anfahren etwaige Ungenauigkeiten bei der Positionierung der Flaschen nicht ausgleichen. Deshalb ist es vorteilhaft, die genaue Positionierung kraftgeregelt durchzuführen und so die Vorteile der Positionsregelung mit denen der Kraftregelung zu kombinieren. Ist die grobe Position mittels Positionsregelung angefahren, so wird in die Kraftregelung umgeschaltet. Dabei werden die von einem Kontakt zwischen Manipulator (bzw. vom Manipulator gegriffenen Gegenstände) und in der Umgebung befindlichen Objekte resultierenden Kräfte und/oder Momente ermittelt/erfasst und zur Regelung des Manipulators verwendet. So kann sich der Manipulator beispielsweise beim Greifen einer Flasche entsprechend der tatsächlichen Position der Flasche ausrichten, welche von der theoretischen Position abweichen kann.
  • Vorzugsweise umfasst die Flaschenbereitstellungsvorrichtung zumindest zwei unterschiedliche Positionsfelder, wobei die zumindest zwei unterschiedlichen Positionsfelder jeweils definierte erste Positionen aufweisen, und wobei auf den zumindest zwei unterschiedlichen Positionsfeldern Flaschen, welche mit unterschiedlichen einzuschenkenden Getränken befüllt sind, angeordnet werden können, wobei der Manipulator dazu eingerichtet ist, abhängig von einer Eingabe eines Nutzers/Gastes eine Flasche von einem ausgewählten Positionsfeld mittels des Greifers zu greifen. Werden unterschiedliche Positionsfelder bereitgestellt, so ist es möglich dem Nutzer/Gast unterschiedliche Getränke zu servieren. Beispielsweise kann auf einem ersten Positionsfeld ein Weißbier und auf einem zweiten Positionsfeld ein anderes Weißbier bereitgestellt werden. Andere Getränke und Getränkekombinationen sind ebenfalls möglich.
  • Vorzugsweise ist die Flaschenbereitstellungsvorrichtung so angeordnet, dass die Flaschen zumindest teilweise in der Grundplatte versenkt sind. Die teilweise Versenkung ermöglicht ein sicheres Aufstellen der Flaschen, und verringert das Risiko die Flaschen beim kraftgeregeleten Positionieren und Greifen umzuwerfen. Ebenso wird hierdurch bevorzugt das Positionieren der Flaschen durch einen Nutzer reproduzierbar, so dass der Nutzer die Flaschen immer an den gleichen, richtigen Stellen aufstellt. Vorzugsweise umfasst die Flaschenbereitstellungsvorrichtung eine Kühlvorrichtung, die die Flaschen kühlt. Somit können kalte Getränke auch dann angeboten werden, wenn die Umgebungstemperatur des Manipulatorsystems über der bevorzugten Trinktemperatur des Getränkes liegt.
  • Vorzugsweise ist der Manipulator dazu eingerichtet, über Berührungen an zumindest einer der Bewegungsachsen des Manipulators gesteuert zu werden. Die Steuerung über bevorzugt menschliche Berührungen an zumindest einer der Bewegungsachsen des Manipulators ermöglicht eine intuitive Steuerung des Manipulatorsystems, ohne weitere Eingabegeräte bereitstellen zu müssen. Durch unterschiedliche Berührungen ist auch eine unterschiedliche Getränkeauswahl möglich.
  • Vorzugsweise umfasst die Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung zumindest zwei definierte zweite Positionen, auf welchen jeweils ein Serviergefäß angeordnet werden kann, wobei der Manipulator dazu eingerichtet ist, eine zweite Position positionsgeregelt anzufahren, und ein Serviergefäß, welches auf der angefahrenen zweiten Position angeordnet ist, mittels des Greifers kraftgeregelt zu greifen. Das positionsgeregelte Anfahren einer Position ermöglicht ein schnelles Anfahren. Jedoch ist für eine genaue Positionsregelung eine exakte Referenzierung des Manipulatorsystems notwendig. Auch kann ein rein positionsgeregeltes Anfahren etwaige Ungenauigkeiten bei der Positionierung der Serviergefäße nicht ausgleichen. Deshalb ist es vorteilhaft, die genaue Positionierung kraftgeregelt durchzuführen und so die Vorteile der Positionsregelung mit denen der Kraftregelung zu kombinieren. Ist die grobe Position mittels Positionsregelung angefahren, so wird in die Kraftregelung umgeschaltet. Dabei werden die von einem Kontakt zwischen Manipulator (bzw. vom Manipulator gegriffenen Gegenstände) und in der Umgebung befindlichen Objekte resultierenden Kräfte und/oder Momente erfasst/ermittelt und zur Regelung des Manipulators verwendet. So kann sich der Manipulator beispielsweise beim Greifen eines Serviergefäßes entsprechend der tatsächlichen Position des Serviergefäßes ausrichten, welche von der theoretischen Position abweichen kann. Somit ist ein sicheres Greifen möglich.
  • Vorzugsweise umfasst das Manipulatorsystem zumindest eine Flaschenablagevorrichtung, wobei die Flaschenablagevorrichtung zumindest zwei definierte vierte Positionen umfasst, auf welchen jeweils eine leere Flasche angeordnet werden kann, wobei der Manipulator dazu eingerichtet ist, eine vierte Position positionsgeregelt anzufahren, und eine leere Flasche, kraftgeregelt auf der angefahrenen vierten Position anzuordnen. Das Bereitstellen einer Flaschenablagevorrichtung ist vorteilhaft, da so leere Flaschen gesammelt und anschließend aus dem Manipulatorsystem entfernt werden können. Wird vom Manipulator eine Kraft ermittelt/erfasst, welche auf einem Kontakt zwischen der gegriffenen, leeren Flasche und der Flaschenablagevorrichtung beruht (z.B. eine vertikale Kraft in der angefahrenen vierten Position) so kann der Greifer geöffnet werden und die Flasche in der Flaschenablagevorrichtung abgelegt werden. Ebenso ist es möglich, dass die vierte Position derart definiert ist, dass eine gegriffene Flasche (gerade noch) keinen Kontakt mit der Flaschenablagevorrichtung hat, so dass der Greifer geöffnet wird/werden kann, wenn keine Kraft ermittelt/erfasst wird. Durch das Vorliegen von keinen Kräften kann festgestellt werden, dass keine Objekte/keine Flasche in/an der angefahrenen vierten Position befindlich ist. Hierbei muss die vierte Position entsprechend gewählt werden, dass die Flasche beim Öffnen des Greifers nicht zu weit "fällt" und/oder beschädigt wird bzw. umfällt. Vorzugsweise ist die vierte Position in diesem Fall derart gewählt, dass sich die Flasche mit dem Flaschenboden in vertikaler Richtung höchstens 5 cm, bevorzugt höchstens 2 cm und am bevorzugten höchstens 1 cm über der Flaschenablagevorrichtung befindet. Überdies ermöglicht das kraftgeregelte Anfahren einer vierten Position, zu bestimmen, ob auf der angefahrenen vierten Position bereits eine leere Flasche vorhanden ist oder nicht. Wird nämlich eine entsprechende vertikale Kraft bereits vor Erreichen der vierten Position ermittelt/erfasst, so deutet dies darauf hin, dass an der vierten Position bereits eine Flasche abgestellt worden ist. Tritt dies auf, so kann der Manipulator die leere Flasche an einer anderen vierten Position abstellen.
  • Vorzugsweise umfasst das Manipulatorsystem zumindest einen Flaschenöffner, wobei der Flaschenöffner in einer fünften Position angeordnet ist, und wobei der Manipulator dazu eingerichtet ist, eine gegriffene Flasche mittels des Flaschenöffners zu öffnen. Vorzugsweise ist der Flaschenöffner ein Flaschenöffner zum Öffnen von Flaschen, welche mit einem Kronkorken verschlossen sind. Jedoch kann der Flaschenöffner auch dazu eingerichtet sein verkorkte Flaschen, wie beispielsweise Weinflaschen, Flaschen mit einem Bügelverschluss oder verschraubte Flaschen zu öffnen. Zum Öffnen der Flasche wird die Flasche vom Manipulator in die fünfte Position bewegt und dort mittels des Flaschenöffners geöffnete. Die Bewegung, welche zum Öffnen der Flasche notwendig ist, wird vorzugsweise vom Manipulator ausgeführt. Alternativ kann der Flaschenöffner auch bewegbar sein und die notwendige Bewegung zum Öffnen der Flasche durchführen.
  • Vorzugsweise umfasst das Manipulatorsystem eine Spülvorrichtung, wobei die Spülvorrichtung in einer sechsten Position angeordnet ist, und dazu eingerichtet ist, ein Serviergefäß zu spülen, und wobei der Manipulator dazu eingerichtet ist, ein Serviergefäß mittels des Greifers zu greifen, und so über der Spülvorrichtung zu positionierten und zu orientieren, dass das Serviergefäß gespült wird. Typischerweise ist die Spülvorrichtung eine gastronomische Spülvorrichtung, welche ein Serviergefäß spült, wenn dieses auf die Spülvorrichtung gedrückt wird oder über der Spülvorrichtung positioniert wird. Überdies kann die Spülvorrichtung eine vertikal orientierte Bürste umfassen, welche in einem mit Spülwasser gefülltem Becken angeordnet ist.
  • Vorzugsweise sind die Spülvorrichtung und die Serviergefäßaufnahmevorrichtung, in einer Wanne angeordnet, wobei die Wanne dazu eingerichtet ist Spülwasser und/oder verschüttete Teile des einzuschenkenden Getränks aufzunehmen. Die Wanne ermöglicht ein sauberes Einschenken des Getränkes und schützt weitere Systembestandteile vor verschütteten Getränken und Spülwasser.
  • Vorzugsweise umfasst das Manipulatorsystem weiterhin eine Klingel, wobei der Manipulator dazu eingerichtet ist, die Klingel zu betätigen, wenn ein Fehler beim Betrieb des Manipulatorsystems aufgetreten ist. Vorzugsweise ist die Klingel eine mechanische Klingel, die durch Drücken betätigt wird. Typische auftretende Fehler beim Betrieb des Manipulators Systems sind unter anderen, das Fehlen von Serviergefäßen, das Fehlen von Flaschen, sowie eine vollständig gefüllte Flaschenablagevorrichtung.
  • Vorzugsweise ist der Manipulator dazu eingerichtet, eine Position mit einer unbekannten Abweichung positionsgeregelt anzufahren und sich mittels Kraftregelung, durch Berührung der, den Positionen zugeordneten Strukturen, genau auszurichten, wobei die Berührung der, den Positionen zugeordneten Strukturen mit dem Manipulator, mit dem Greifer oder mit einem gegriffenen Objekt erfolgen kann. Die Kombination von Positionsregelung und Kraftregelung ermöglicht einerseits ein schnelles Anfahren der Positionen und andererseits ein präzises Ausrichten des Manipulators gemäß der entsprechenden Positionen. Zudem ist eine aufwändige Referenzierung nicht notwendig, da die genauen anzufahrenden Positionen mittels Kraftregelung ermittelt werden.
  • Vorzugsweise ist der Greifer des Manipulatorsystems ein Greifer, wie er nachstehend beschrieben wird.
  • Der Greifer zum Einschenken eines Getränks umfasst zwei Greifelemente zum Greifen einer Flasche, wobei zumindest ein Greifelement zum Greifen auf das jeweils andere Greifelement zu bewegt werden kann, und wobei jedes Greifelement jeweils ein erstes und ein zweites Kontaktelement umfasst, wobei die Kontaktelemente senkrecht zur Greifbewegung schwenkbar an dem ersten oder zweiten Greifelement gelagert sind, so dass sich die Kontaktelemente beim Greifen an einer Kontur eines gegriffenen Objekts ausrichten können. Beispielsweise können die Kontaktelemente an einer Achse, welche an dem jeweiligen Greifelement angebracht ist, schwenkbar gelagert sein. Die schwenkbare Lagerung kann durch Anschläge begrenzt sein, so dass sich die Kontaktelemente beispielsweise um ±15°, vorzugsweise um ±10° und am bevorzugtesten um ±5° um eine mittige Orientierung verschwenken können. Dies ermöglicht die Ausrichtung der Kontaktelemente an einer Kontur eines gegriffenen Objektes. Beispielsweise können sich die Kontaktelemente am Hals einer Flasche oder im Griffbereich eines Serviergefäßes ausrichten. Ebenso ermöglicht dieser Greifer es, unterschiedliche Objekte zu greifen, da sich die Kontaktelemente entsprechend der Kontur des gegriffenen Objektes ausrichten.
  • Das Kontaktelement umfasst ein Tastmittel zum Stützen eines Serviergefäßes, wobei das Tastmittel zumindest zwei Vorsprünge aufweist, und wobei die Vorsprünge derart dimensioniert sind, um an einer Seitenfläche des Serviergefäßes in der Nähe einer Öffnung des Serviergefäßes anzuliegen, so dass, wenn der Greifer eine Flasche greift, die Öffnung der Flasche in oder über der Öffnung des Serviergefäßes positioniert ist. Somit kann das Getränk aus der Flasche in das Serviergefäß fließen, ohne dabei verschüttet zu werden. Insbesondere ermöglicht eine geeignete Dimensionierung der Vorsprünge, das Eintauchen des Flaschenhalses in das eingeschenkte Getränk zu verhindern. Dies dient zur Verbesserung der Hygiene, da die äußere Oberfläche des Flaschenhalses nicht mit dem Getränk in Kontakt kommt.
  • Vorzugsweise weisen die die Kontaktelemente jeweils zwei zentrierende Kontaktflächen auf, wobei die Kontaktflächen einen Winkel kleiner 180° einschließen, und wobei die Kontaktflächen vorzugsweise mit einem duktilen Material versehen sind, wobei das duktile Material vorzugsweise eine Shore-A Härte von höchstens 70, bevorzugt von höchstens 50 und am bevorzugtesten von höchstens 30 aufweist. Zentrierende Kontaktflächen ermöglichen es insbesondere zylindrische Objekte, oder zylinderartige Objekte, wie beispielsweise Flaschen oder Serviergefäße sicher zu greifen. Ein duktiles Material verbessert überdies die Griffigkeit, und ermöglicht insbesondere auch feuchte Objekte sicher zugreifen. Insbesondere können das Serviergefäß oder die Flasche aufgrund von Kondensation oder Überschäumen des Getränks eine feuchte Oberfläche aufweisen. Weiterhin schützt das duktile Material die Flasche und das Serviergefäß vor möglichen Beschädigungen durch den Greifer.
    • Ausführliche Beschreibung der Figuren
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungsformen, welche in den Figuren dargestellt sind näher erläutert. Dabei zeigt
    • Fig. 1A
    eine schematische Ansicht eines Manipulatorsystems;
    Fig. 1B
    eine schematische Draufsicht des Manipulatorsystems aus Fig. 1A;
    Fig. 2
    eine schematische Ansicht eines weiteren Manipulatorsystems;
    Fig. 3A, 3B
    eine schematische Ansicht eines Greifers;
    Fig. 4
    eine mittels des Greifers gegriffene Flasche;
    Fig. 5
    ein mittels des Greifers gegriffenes Serviergefäß, wobei das Serviergefäß ein Weißbierglas ist,
    Fig. 6
    einen kraftgeregelten Manipulator, welcher ein Getränk einschenkt; und
    Fig. 7
    ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausschank-Verfahrens.
  • Insbesondere zeigt Figur 1A eine schematische Ansicht eines Manipulatorsystems 1 und Figur 1B eine schematische Draufsicht des Manipulatorsystems 1 aus Fig. 1A. Ein kraftgeregelter Manipulator 100 ist im Wesentlichen mittig im Manipulatorsystem 1 angeordnet. Am Manipulator 100 ist ein Greifer 200 eingerichtet, welche eine Flasche 411' greift und ein Getränk in das Serviergefäß 301', welches beispielsweise ein Weißbierglas ist, einschenkt. Das Serviergefäß 301' ist von einer Serviergefäßaufnahmevorrichtung 500 aufgenommen. Das Einschenken des Getränks erfolgt, indem der Manipulator 100 die gegriffene Flasche 411' derart positioniert und orientiert, dass sich die Öffnung der Flasche 411' über einer Öffnung 325 des Serviergefäßes 301' befindet. Anschließend wird die Flasche 411' so geneigt, dass das Getränk von der Flasche 411' in das Serviergefäß 301' fließt, wie in Fig. 6 dargestellt. Vorzugsweise wird das Serviergefäß 301' während des Einschenkens aufgerichtet.
  • Weiterhin umfasst das Manipulatorsystem 1, eine Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung 300, wobei die Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung 300 beispielsweise acht definierte zweite Positionen P2a ...P2n umfasst, auf denen jeweils ein Serviergefäß 301, 302 angeordnet ist. Weiterhin umfasst das Manipulatorsystem 1, eine Flaschenbereitstellungsvorrichtung 400, die zwei Positionsfelder 410, 420 aufweist. Die Positionsfelder 410, 420 weisen jeweils acht definierte erste Positionen P1a ...P2n und P1b ...Pim auf. Auf den ersten Positionen P1a ...P2n sind Flaschen eines ersten Getränkes 411 und auf den ersten Positionen P1b ...P1m sind Flaschen eines zweiten Getränkes 421 angeordnet. Weiterhin umfasst das Manipulatorsystem 1 eine Spülvorrichtung 700 in einer sechsten Position P6, wobei die Spülvorrichtung dazu eingerichtet ist, Serviergefäße 301, 302 zu spülen, wenn diese über der Spülvorrichtung 700 angeordnet sind.
  • Soll ein Getränk in ein Serviergefäß eingeschenkt werden, so wird zunächst ein Serviergefäß 301 von der Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung 300 gegriffen, zu der Spülvorrichtung 700 bewegt, und anschließend in der Serviergefäßaufnahmevorrichtung 500 aufgenommen. Anschließend greift der Manipulator 100 eine Flasche 411, 421 von der Flaschenbereitstellungsvorrichtung 400, öffnet die Flasche mittels des Flaschenöffners 800, und positioniert und orientiert die geöffnete Flasche 411' derart, dass das das Getränk von der Flasche 411' in das Serviergefäß 301' fließen kann. Der Flaschenöffner 800 ist dabei in einer fünften Position P5 angeordnet. Weiterhin umfasst das Manipulatorsystem 1 eine Flaschenablagevorrichtung 600, welche beispielsweise 24 vierte Positionen P4a ... P4n umfasst. Die Flaschenablagevorrichtung 600 ist dazu eingerichtet leere Flaschen aufzunehmen.
  • Fig. 2 zeigt ein Manipulatorsystem 1, wobei der Manipulator 100, umfassend den Greifer 200, mittig angeordnet ist. Im gezeigten Beispiel umfasst die Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung 300 zwölf Serviergefäße 301. Die Flaschenbereitstellungsvorrichtung 400, welche zwei Positionsfelder 410, 420 umfasst ist ebenso wie die Flaschenablagevorrichtung 600 zumindest teilweise in der Grundplatte 10 versenkt. Die Spülvorrichtung 700 sowie die Serviergefäßaufnahmevorrichtung 500, welche eine Aussparung 510 und einen Vorsprung 520 umfasst, sind in einer Wanne angeordnet. Somit kann verschüttete Flüssigkeit (Getränk oder Spülwasser) in der Wanne aufgefangen werden. Der Flaschenöffner 800 ist derart über einer Öffnung 820 angeordnet, dass Kronkorken beim Öffnen der Flaschen in die Öffnung 820 fallen und unterhalb der Grundplatte 10 gesammelt werden können. Weiterhin umfasst das Manipulatorsystem 1 eine Klingel 900, welche vom Manipulator 100 betätigt werden kann, wenn ein Fehler im Manipulatorsystem aufgetreten ist. Vorzugsweise wird die Klingel durch einen mechanischen Kontakt betätigt.
  • Die Figuren 3A und 3B zeigen schematische Ansichten eines Greifers 200. In einem Grundkörper 250 des Greifers 200 sind die Greifelemente 210, 220 beweglich gelagert. Während des Greifens werden die Greifelemente 210, 220 aufeinander zu bewegt. Dabei können beide Greifelemente 210, 220 beweglich ausgeführt sein oder nur eines der beiden Greifelemente 210 oder 220. Die Bewegung kann translatorisch oder rotatorisch sein. Vorzugsweise werden die Greifelemente pneumatisch betätigt, jedoch sind andere Betätigungsmechanismen, die beispielsweise durch elektrisch oder hydraulisch betriebene Aktoren betätigt werden, möglich. An den Achsen 215, 225, welche an den Greifelementen 210, 220 eingerichtet sind, sind erste 211, 221 und zweite Kontaktelemente 212, 222 schwenkbar gelagert, so dass sich die Kontaktelemente 211, 221, 212, 222 beim Greifen an einer Kontur eines gegriffenen Objektes ausrichten können. Die Kontaktelemente weisen weiterhin zentrierende Kontaktflächen 241a, 241b, 242a, 242b auf, welche einen Winkel kleiner 180° einschließen. Wie in Figur 3B gezeigt, beträgt der eingeschlossene Winkel in der vorliegenden Darstellung etwa 120°. Das erste Kontaktelement 221 umfasst weiterhin ein Tastmittel 230, welches zwei Vorsprünge 231, 232 aufweist.
  • Figur 4 zeigt eine mittels des Greifers 200 gegriffene Flasche 411'. Zum Greifen werden die Greifelemente 210, 220 aufeinander zu bewegt, so dass sich die, den Greifelementen 210, 220 zugeordneten Kontaktelemente 211, 212, 221, 222, an der Kontur des Halses der Flasche 411' ausrichten und so einen sicheren Griff ermöglichen. Durch die zentrierenden Kontaktflächen wird die Flasche im Greifer 200 zentriert.
  • Figur 5 zeigt ein mittels des Greifers 200 gegriffenes Serviergefäß 301', wobei das Serviergefäß 301' ein Weißbierglas ist. Zum Greifen sind die Greifelemente 210, 220 aufeinander zu bewegt worden, so dass sich die den Greifelementen 210, 220 zugeordneten Kontaktelemente 211, 212, 221, 222 an der Kontur der Seitenfläche 320 des gegriffenen Weißbierglases 301' ausrichten und so einen sicheren Griff ermöglichen. Durch die zentrierenden Kontaktflächen, wird das Weißbierglas 301' im Greifer 200 zentriert. Das Weißbierglas weist zudem eine untere Kante 310 und einer Öffnung 325 auf.
  • Figur 6 zeigt einen kraftgeregelten Manipulator 100, welcher eine Flasche 411' derart über einem Serviergefäß 301', welches in einer Serviergefäßaufnahmevorrichtung 500 aufgenommen ist, positioniert und orientiert, dass ein Getränk von der Flasche 411' in das Serviergefäß 301' fließt und eingeschenkt wird. Während des Einschenkens ist das Serviergefäß 301' in der Serviergefäßaufnahmevorrichtung 500 aufgenommen, derart, dass eine untere Kante 310 des Serviergefäßes in einer Aussparung 510 der Serviergefäßaufnahmevorrichtung 500 angeordnet ist. Der Greifer 200 greift die Flasche 411' am Flaschenhals und stützt zugleich mit dem Tastmittel 230 und dessen Vorsprüngen 231 und 232 eine Seitenfläche 320 des Serviergefäßes 301'. Dabei wird die Öffnung der Flasche derart über der Öffnung 325 des Serviergefäßes 301' positioniert, dass das Getränk von der Flasche 411' in das Serviergefäß 301' fließt. Durch die Neigung der Flasche 411' kann die Fließgeschwindigkeit des Getränkes beeinflusst werden. Vorzugsweise richtet der Manipulator das Serviergefäß 301' mittels des Tastmittels 230 während des Einschenkens auf, so dass das Serviergefäß 301' vertikal steht. Das heißt der Winkel, den die Längsachse 330 des Serviergefäßes 301' mit der Grundplatte 10 einschließt, verändert sich während des Einschenkens, bis er vorzugsweise 90° beträgt.
  • Figur 7 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines beispielhaften Ausschank-Verfahrens, welches mit dem Manipulatorsystem 1 ausgeführt werden kann. In einem ersten Verfahrensschritt S01 wartet der Manipulator in einer Initialpose auf einen Befehl, insbesondere eine Berührung, eines Nutzers/Gastes. Im anschließenden Schritt S02 wird ein Befehl eines Nutzers/Gastes erkannt, interpretiert und in einen Bedienauftrag umgesetzt. Im Schritt S03 greift der Manipulator 100 mittels des Greifers 200 ein Serviergefäß 301. Anschließend wird im Schritt S04 das gegriffene Serviergefäß 301' mittels der Spülvorrichtung 700 gespült, und bevorzugt nach dem Spülen über der Spülvorrichtung 700 geschwenkt/geschüttelt und anschließend in der Serviergefäßaufnahmevorrichtung angeordnet. Im Schritt S05 wird eine, dem Bedienauftrag entsprechende, volle Flasche 411 gegriffen und anschließend im Schritt S06 mittels des Flaschenöffners 800 geöffnet. In Schritt S07 erfolgt das Einschenken des Getränks in das Serviergefäß 301' wie oben beschrieben. Im Schritt S08 wird das Einschenken unterbrochen und die Flasche 411' mit einem darin befindlichen Getränkerest geschwenkt, um weitere Bestandteile wie beispielsweise Hefe zu lösen und anschließend wird auch dieser Getränkerest eingeschenkt. Im Schritt S09 wird die leere Flasche 411' in der Flaschenablagevorrichtung 600 abgelegt. In Schritt S10 wird das volle Serviergefäß 301' gegriffen und dem Nutzer/Gast übergeben.
  • Mit dem Manipulatorsystem 1 kann insbesondere auch ein Verfahren zum Bereitstellen von eingeschenkten Getränken an einen Nutzer/Gast durchgeführt werden, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Bereitstellen zumindest einer Flasche 411 in einer ersten Position P1a, wobei die zumindest eine Flasche 411 mit einem einzuschenkenden Getränk befüllt ist; Bereitstellen zumindest eines Serviergefäßes 301 in einer zweiten Position P2a, wobei das Serviergefäß 301 mit dem einzuschenkenden Getränk befüllt werden kann; Greifen des Serviergefäßes 301, wobei das Serviergefäß 301 in der zweiten Position P2a bereitgestellt ist, mittels eines Greifers 200 eines kraftgeregelten Manipulators 100; Bewegen des gegriffenen Serviergefäßes 301' von der zweiten Position P2a in eine dritte Position P3, wobei die dritte Position P3 einer Serviergefäßaufnahmevorrichtung 500 zugeordnet ist, und wobei das Serviergefäß 301' von der Serviergefäßaufnahmevorrichtung 500 in einer nicht-vertikalen Orientierung in der dritten Position P3 aufgenommen wird; und Greifen der zumindest einen Flasche 411 mittels des Greifers 200 des kraftgeregelten Manipulators 100; Positionieren und Orientieren der gegriffenen Flasche 411', so dass zumindest ein Teil des einzuschenkenden Getränks in das Serviergefäß 301' in der dritten Position P3 fließt; Aufrichten des Serviergefäßes 301' mittels des Greifers 200, während das einzuschenkenden Getränk in das Serviergefäß 301' fließt; und Übergeben des befüllten Serviergefäßes 301' an einen Nutzer/Gast, in einer siebten Position, wenn der Manipulator eine vertikale Kraft auf das befüllte Serviergefäß 301' ermittelt/erfasst, die eine definierte, der Gewichtskraft entgegengerichtete Mindestkraft überschreitet.
  • Vorzugsweise ist die Mindestkraft gleich der der Gewichtskraft des befüllten Serviergefäßes 301' und bevorzugt zumindest 90% der Gewichtskraft des befüllten Serviergefäßes 301'. Vorzugsweise wird der Greifer 200 beim Bewegen des gegriffenen Serviergefäßes 301' von der zweiten Position P2a in eine dritte Position P3 dann geöffnet, wenn ein Kontakt des Serviergefäßes 301' mit der Serviergefäßaufnahmevorrichtung 500 in vertikaler Richtung von dem kraftgeregelten Manipulator 100 ermittelt wird. Vorzugsweise wartet der Manipulator 100 in einer initialen Pose auf eine Krafteinwirkung eines Nutzers/Gastes, wobei die Richtung der Krafteinwirkung als ein Befehl interpretiert wird, ein bestimmtes Getränk einzuschenken und zu servieren. Dieser Bedienauftrag wird dann zunächst in einen Befehl zum Greifen einer Flasche 411, 421, welche mit einem einzuschenkenden Getränk befüllt ist, umgesetzt. Vorzugsweise bestimmt die Richtung der Krafteinwirkung des Nutzers/Gastes den Bedienauftrag und dient somit der Auswahl eines von mehreren unterschiedlichen Getränken. Beispielsweise führt eine Berührung auf der rechten Seite des Manipulators 100 zu einer Krafteinwirkung nach links und zur Auswahl einer bestimmten ersten Getränkesorte. Eine Berührung auf der linken Seite des Manipulators 100 führt zu einer Krafteinwirkung nach rechts und zur Auswahl einer bestimmten zweiten Getränkesorte. Der Bedienauftrag umfasst daher besonders bevorzugt einen Auswahlbefehl zum Greifen einer Flasche 411, 421, von einem der zumindest zwei unterschiedlichen Positionsfelder 410, 420 einer Flaschenbereitstellungsvorrichtung 400, wobei die zumindest zwei unterschiedliche Positionsfelder 410, 420 jeweils definierte erste Positionen P1a, ... P1n und P1b, ... P1m aufweisen, und auf den zumindest zwei unterschiedlichen Positionsfeldern 410, 420 Flaschen 411, 421, welche mit unterschiedlichen einzuschenkenden Getränken befüllt sind, angeordnet werden können. Entsprechend dem Auswahlbefehl greift der Manipulator 100, eine Flasche 411, 421 von einem ausgewählten Positionsfeld 410, 420 mittels des Greifers 200.
  • Vorzugsweise wird die Gewichtskraft der vom Greifer 200 gegriffenen Objekte, bestimmt, und mittels der bestimmten Gewichtskraft das gegriffene Objekt bestimmt, wobei vorzugsweise zumindest das Serviergefäß 301, eine volle Flasche 411 und eine leere Flasche voneinander unterschieden werden können. Ebenso kann die am Greifer 200 ermittelte Gewichtskraft dazu genutzt werden, zu bestimmen ob überhaupt ein Objekt (Flasche 411, Serviergefäß 301) gegriffen wurde. Somit kann ein Fehler erkannt werden, wenn der Greifer 200 in einem Verfahrensschritt ein Objekt gegriffen haben müsste, jedoch keine zusätzliche wirkende Gewichtskraft am Greifer 200 ermittelt wird. In diesem Fall hat der Greifer 200 kein Objekt gegriffen.
  • Vorzugsweise ordnet der Manipulator eine leere Flasche in einer Flaschenablagevorrichtung 600 an, wobei die Flaschenablagevorrichtung 600 zumindest zwei definierte vierte Positionen P4a, ... P4n umfasst, auf welchen jeweils eine leere Flasche angeordnet werden kann, wobei der Manipulator 100 zunächst eine vierten Position P4a, ... P4n positionsgeregelt anfährt und anschließend eine leere Flasche 411 kraftgeregelt auf der angefahrenen vierten Position anordnet.
  • Vorzugsweise bewegt der Manipulator 100 die mittels des Greifers gegriffene Flasche 411' in Abhängigkeit von deren Gewicht entweder in die dritte Position P3 oder in eine vierte Position P4a...P4n.
  • Vorzugsweise öffnet der Manipulator 100 eine gegriffene Flasche 411' mittels eines Flaschenöffners 800, wobei der Flaschenöffner 800 in einer fünften Position P5 angeordnet ist.
  • Vorzugsweise positioniert und orientiert der Manipulator 100 ein Serviergefäß 301', welches mittels des Greifers 200 gegriffen ist, über einer Spülvorrichtung 700, wobei die Spülvorrichtung 700 in einer sechsten Position P6 angeordnet ist, und wobei anschließend das Serviergefäß 301' mittels der Spülvorrichtung 700 gespült wird.
  • Vorzugsweise verfährt der Manipulator 100 in die Initialpose und bewegt anschließend den Greifer 200 wiederholt in einer horizontalen Richtung hin und her, wenn ein Fehler im Verfahren erkannt wird. Besonders bevorzugt verfährt der Manipulator in die Ausgangspose/-position (beispielsweise in die Nähe der Positionen P1 bis P6) des entsprechenden Verfahrensschritts, ermittelt einen sicheren virtuellen Punkt ausgehend von bekannten im Umfeld befindlichen Objekten, Serviergefäßen und/oder Flaschen und/oder Positionen an den entsprechend genannte Objekte angeordnet sein sollten. Dieser virtuelle Punkt kann anschließend angefahren werden. Ist der virtuelle Punkt erreicht, bewegt der Manipulator 100 den Greifer 200 wiederholt in einer horizontalen Richtung hin und her, wenn ein Fehler im Verfahren erkannt wird. Dieses wiederholte Hin-und-Her-Bewegen des Greifers ähnelt vorzugsweise einem Kopfschütteln. Vorzugsweise betätigt der Manipulator 100 eine Klingel 900, wenn ein Fehler im Verfahren erkannt wird.
  • Vorzugsweise fährt der Manipulator 100 eine Position P1, P2, P3, P4, P5, P6, mit einer unbekannten Abweichung, zunächst positionsgeregelt an, und fährt anschließend mittels Kraftregelung, durch Berührung der, den Positionen P1, P2, P3, P4, P5, P6 zugeordneten Strukturen, in die entsprechende Position, wobei die Berührung der, den Positionen zugeordneten Strukturen mit dem Manipulator 100, mit dem Greifer 200 oder mit einem gegriffenen Objekt 301', 411' erfolgen kann.
  • Vorzugsweise ist das einzuschenkende Getränk ein Weizenbier, wobei der Manipulator 100 nach dem Aufrichten des Serviergefäßes 301' die gegriffene, noch nicht vollständig eingeschenkte Flasche 411' schwenkt und anschließend so über der Öffnung 325 des Serviergefäßes 301' positioniert, dass ein sich in der Flasche 411' befindlicher Rest des einzuschenkenden Weizenbieres in das Serviergefäß 301' fließt.
  • Vorzugsweise ist die Orientierung der gegriffenen Flasche 411', während das einzuschenkenden Getränk in das Serviergefäß 301' fließt, anpassbar, um die Fließgeschwindigkeit des einzuschenkenden Getränks anzupassen. Dies ermöglicht es, die Schaumbildung bei kohlensäurehaltigen Getränken zu kontrollieren.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Manipulatorsystem
    10
    Grundplatte
    100
    kraftgeregelter Manipulator
    200
    Greifer
    210, 220
    Greifelemente
    211, 221
    erste Kontaktelemente
    212, 222
    zweite Kontaktelemente
    215, 225
    Achsen
    230
    Tastmittel
    231,232
    Vorsprünge
    241a, 241b, 242a, 242 b
    Kontaktflächen
    250
    Grundkörper
    300
    Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung
    301, 302
    Serviergefäß
    301'
    Gegriffenes Serviergefäß
    310
    untere Kante
    320
    Seitenfläche
    325
    Öffnung
    330
    Längsachse
    400
    Flaschenbereitstellungsvorrichtung
    410, 420
    Positionsfelder
    411, 412; 421
    Flasche
    411'
    gegriffene Flasche
    500
    Serviergefäßaufnahmevorrichtung
    510
    Aussparung
    520
    Vorsprung
    600
    Flaschenablagevorrichtung
    700
    Spülvorrichtung
    800
    Flaschenöffner
    820
    Öffnung
    900
    Klingel
    P1a, ... P1n
    erste Positionen
    P1b, ... P1m
    erste Positionen
    P2a, ... P2n
    zweite Positionen
    P3
    dritte Position
    P4a, ... P4n
    vierte Positionen
    P5
    fünfte Position
    P6
    sechste Position
    S01
    Manipulator wartet in Initialpose
    S02
    Interpretieren und Umsetzen eines Bedienbefehls
    S03
    Greifen eines Serviergefäßes
    S04
    Spülen und Anordnen des Serviergefäßes in der Serviergefäßaufnahmevorrichtung
    S05
    Greifen einer Flasche
    S06
    Öffnen der Flasche mittels des Flaschenöffners
    S07
    Einschenken des Getränks aus der Flasche in das Serviergefäß
    S08
    Schwenken der nicht vollständig eingeschenkten Flasche und restliches Einschenken
    S09
    Ablegen der Flasche
    S10
    Übergabe des Serviergefäßes an den Nutzer/Gast
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im Folgenden weitere Ausführungsbeispiele aufgeführt:
    1. 1. Manipulatorsystem (1) zum Bereitstellen von eingeschenkten Getränken an einen Nutzer, umfassend:
      • eine Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400), wobei die Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400) zumindest eine definierte erste Position (P1a) umfasst, wobei auf der ersten Position (P1a) eine Flasche (411) angeordnet werden kann, und wobei die Flasche (411) mit einem einzuschenkenden Getränk befüllt ist;
      • eine Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung (300), wobei die Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung (300) zumindest eine definierte zweite Position (P2a) umfasst, und wobei auf der zweite Position (P2a) ein Serviergefäß (301) angeordnet werden kann;
      • zumindest eine Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500), wobei die Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500) dazu eingerichtet ist, das Serviergefäß (301) in einer dritten Position (P3) aufzunehmen; und
      • zumindest einen kraftgeregelten Manipulator (100), wobei der kraftgeregelte Manipulator (100) einen Greifer (200) umfasst, und wobei der kraftgeregelte Manipulator (100) dazu eingerichtet ist:
        • ein Serviergefäß (301) mittels des Greifers (200) zu greifen, und von der zweiten Position (P2) in die dritte Position (P3) zu bewegen;
        • eine Flasche (411) mittels des Greifers (200) in einer ersten Position (P1a) der Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400) zu greifen und die gegriffene Flasche (411) so zu positionieren und zu orientieren, dass zumindest ein Teil des einzuschenkenden Getränks in das, von der Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500) aufgenommene Serviergefäß (301) fließt; und
        • wobei der kraftgeregelte Manipulator (100) weiterhin zumindest einen Sensor umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, Kräfte in vertikaler Richtung zu ermitteln,
        • und wobei der kraftgeregelte Manipulator (100) weiter dazu eingerichtet ist, das mit dem Getränk befüllte Serviergefäß (301) mittels des Greifers (200) zu greifen und einem Nutzer zu übergeben, wenn der Manipulator eine vertikale Kraft auf das befüllte Serviergefäß (301) ermittelt, die eine definierte, der Gewichtskraft entgegengerichtete Mindestkraft überschreitet.
    2. 2. Das Manipulatorsystem (1) nach Beispiel 1, wobei der Manipulator (100) mehrere Bewegungsachsen aufweist, und jeder Bewegungsachse ein Sensor zugeordnet ist, wobei der Sensor Kräfte und/oder Momente bestimmt, welche auf die Bewegungsachse wirken, der der Sensor zugeordnet ist.
    3. 3. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei der kraftgeregelte Manipulator ein Leichtbauroboter, und vorzugsweise ein LBR iiwa ist.
    4. 4. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, die Gewichtskraft der vom Greifer (200) gegriffenen Objekte zu bestimmen.
    5. 5. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Mindestkraft gleich der Gewichtskraft des befüllten Serviergefäßes (301) ist, oder bevorzugt zumindest 90% der Gewichtskraft des befüllten Serviergefäßes (301) ist.
    6. 6. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500) dazu eingerichtet ist, das Serviergefäß (301) in einer in der dritten Position (P3) in einer nicht-vertikalen Orientierung aufzunehmen, wobei die Längsachse (330) des Serviergefäßes (301) in der nicht-vertikalen Orientierung mit einer Grundplatte (10) vorzugsweise einen Winkel von zumindest 20°, bevorzugt von zumindest 30° und am bevorzugtesten von zumindest 45° einschließt.
    7. 7. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500), eine Aussparung (510) und zumindest einen Vorsprung (520) umfasst, wobei
      die Aussparung (510) dazu eingerichtet ist, eine untere Kante (310) des Serviergefäßes (301) aufzunehmen, und
      der zumindest eine Vorsprung (520) dazu eingerichtet ist, an einer Seitenfläche (320) des Serviergefäßes (301) anzuliegen.
    8. 8. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400) zumindest zwei definierte erste Positionen (P1a, ... P1n) umfasst, auf welchen jeweils eine Flasche (411, 412) angeordnet werden kann, und wobei
      der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, eine erste Position (P1a, ... P1n) positionsgeregelt anzufahren, und eine Flasche (411, 412), welche auf der angefahrenen ersten Position (P1a, ... P1n) angeordnet ist, mittels des Greifers (200) kraftgeregelt zu greifen.
    9. 9. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei
      die Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400) zumindest zwei unterschiedliche Positionsfelder (410, 420) umfasst, und wobei
      die zumindest zwei unterschiedlichen Positionsfelder jeweils definierte erste Positionen (P1a, ... P1n; P1b, ... P1m) aufweisen, und auf den zumindest zwei unterschiedlichen Positionsfeldern (410, 420) Flaschen (411, 421), welche mit unterschiedlichen einzuschenkenden Getränken befüllt sind, angeordnet werden können, wobei
      der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, abhängig von einer Eingabe eines Nutzers eine Flasche (411, 421) von einem ausgewählten Positionsfeld (410, 420) mittels des Greifers (200) zu greifen.
    10. 10. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400) so angeordnet ist, dass die Flaschen zumindest teilweise in der Grundplatte (10) versenkt sind.
    11. 11. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400) eine Kühlvorrichtung umfasst, die die Flaschen kühlt.
    12. 12. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist über Berührungen an zumindest einer der Bewegungsachsen des Manipulators (100) gesteuert zu werden.
    13. 13. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung (300) zumindest zwei definierte zweite Positionen (P2a, ... P2n) umfasst, auf welchen jeweils ein Serviergefäß (301, 302) angeordnet werden kann, und wobei
      der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, eine zweite Position (P2a, ... P2n) positionsgeregelt anzufahren, und ein Serviergefäß (301, 302), welches auf der angefahrenen zweiten Position (P2a, ... P2n) angeordnet ist, mittels des Greifers (200) kraftgeregelt zu greifen.
    14. 14. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei das Manipulatorsystem (1) weiterhin
      zumindest eine Flaschenablagevorrichtung (600) umfasst, wobei die Flaschenablagevorrichtung (600) zumindest zwei definierte vierte Positionen (P4a, ... P4n) umfasst, auf welchen jeweils eine leere Flasche (411) angeordnet werden kann, wobei
      der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, eine vierte Position (P4a, ... P4n) positionsgeregelt anzufahren, und eine leere Flasche (411), kraftgeregelt auf der angefahrenen vierten Position (P4a, ... P4n) anzuordnen.
    15. 15. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei das Manipulatorsystem (1) weiterhin
      zumindest einen Flaschenöffner (800) umfasst, wobei der Flaschenöffner (800) in einer fünften Position (P5) angeordnet ist, und der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, eine gegriffene Flasche (411) mittels des Flaschenöffners (800) zu öffnen.
    16. 16. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei das Manipulatorsystem (1) weiterhin
      eine Spülvorrichtung (700) umfasst, wobei die Spülvorrichtung (700) in einer sechsten Position (P6) angeordnet ist, und dazu eingerichtet ist, ein Serviergefäß (301) zu spülen, und wobei
      der Manipulator dazu eingerichtet ist, ein Serviergefäß (301) mittels des Greifers (200) zu greifen, und so über der Spülvorrichtung (700) zu positionierten und zu orientieren, dass das Serviergefäß (301) gespült wird.
    17. 17. Das Manipulatorsystem (1) nach Beispiel 13, wobei die Spülvorrichtung (700) und die Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500), in einer Wanne angeordnet sind, wobei die Wanne dazu eingerichtet ist, Spülwasser und/oder verschüttete Teile des einzuschenkenden Getränks aufzunehmen.
    18. 18. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei das Manipulatorsystem (1) weiterhin
      eine Klingel (900) umfasst, und wobei der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, die Klingel (900) zu betätigen, wenn ein Fehler beim Betrieb des Manipulatorsystem auftritt.
    19. 19. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, eine Position (P1, P2, P3, P4, P5, P6) mit einer unbekannten Abweichung positionsgeregelt anzufahren und sich mittels Kraftregelung, durch Berührung der, den Positionen zugeordneten Strukturen, genau auszurichten, wobei
      die Berührung der, den Positionen zugeordneten Strukturen mit dem Manipulator (100), mit dem Greifer (200) oder mit einem gegriffenen Objekt (301, 411) erfolgen kann.
    20. 20. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei der Greifer (200) ein Greifer nach den Ansprüchen 21 bis 23 ist.
    21. 21. Greifer (200) zum Einschenken eines Getränks wobei der Greifer (200)
      zwei Greifelemente (210, 220) zum Greifen einer Flasche umfasst, wobei zumindest ein Greifelement (210; 220) zum Greifen auf das jeweils andere Greifelement (210; 220) zu bewegt werden kann, wobei
      jedes Greifelement jeweils ein erstes (211; 221) und ein zweites Kontaktelement (212; 222) umfasst, wobei die Kontaktelemente senkrecht zur Greifbewegung schwenkbar an dem ersten oder zweiten Greifelement gelagert sind, so dass sich die Kontaktelemente beim Greifen an einer Kontur eines gegriffenen Objekts ausrichten können, und
      das erste Kontaktelement (221) ein Tastmittel (230) zum Stützen eines Serviergefäßes (301) umfasst, das zumindest zwei Vorsprünge (231, 232) aufweist, und wobei die Vorsprünge (231, 232) derart dimensioniert sind, um an einer Seitenfläche (320) des Serviergefäßes (301) in der Nähe einer Öffnung (325) des Serviergefäßes (301) anzuliegen, so dass, wenn der Greifer (200) eine Flasche (411) greift, die Öffnung der Flasche in oder über der Öffnung (325) des Serviergefäßes (301) positioniert ist.
    22. 22. Der Greifer (200) nach Beispiel 21, wobei die Kontaktelemente
      jeweils zwei zentrierende Kontaktflächen (241a, 241b; 242a, 242b) aufweisen, und die Kontaktflächen (241a, 241b; 242a, 242b) einen Winkel kleiner 180° einschließen, wobei
      die Kontaktflächen vorzugsweise mit einem duktilen Material versehen sind, wobei das duktile Material vorzugsweise eine Shore-A Härte von höchstens 70, bevorzugt von höchstens 50 und am bevorzugtesten von höchstens 30 aufweist.

Claims (15)

  1. Manipulatorsystem (1) zum Bereitstellen von eingeschenkten Getränken an einen Nutzer, umfassend:
    eine Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400), wobei die Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400) zumindest eine definierte erste Position (P1a) umfasst, wobei auf der ersten Position (P1a) eine Flasche (411) angeordnet werden kann, und wobei die Flasche (411) mit einem einzuschenkenden Getränk befüllt ist;
    eine Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung (300), wobei die Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung (300) zumindest eine definierte zweite Position (P2a) umfasst, und wobei auf der zweite Position (P2a) ein Serviergefäß (301) angeordnet werden kann;
    zumindest eine Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500), wobei die Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500) dazu eingerichtet ist, das Serviergefäß (301) in einer dritten Position (P3) aufzunehmen; und
    zumindest einen kraftgeregelten Manipulator (100), wobei der kraftgeregelte Manipulator (100) einen Greifer (200) umfasst, und wobei der kraftgeregelte Manipulator (100) dazu eingerichtet ist:
    ein Serviergefäß (301) mittels des Greifers (200) zu greifen, und von der zweiten Position (P2) in die dritte Position (P3) zu bewegen;
    eine Flasche (411) mittels des Greifers (200) in einer ersten Position (P1a) der Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400) zu greifen und die gegriffene Flasche (411) so zu positionieren und zu orientieren, dass zumindest ein Teil des einzuschenkenden Getränks in das, von der Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500) aufgenommene Serviergefäß (301) fließt; und
    wobei der kraftgeregelte Manipulator (100) weiterhin zumindest einen Sensor umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, Kräfte in vertikaler Richtung zu ermitteln,
    und wobei der kraftgeregelte Manipulator (100) weiter dazu eingerichtet ist, das mit dem Getränk befüllte Serviergefäß (301) mittels des Greifers (200) zu greifen und einem Nutzer zu übergeben, wenn der Manipulator eine vertikale Kraft auf das befüllte Serviergefäß (301) ermittelt, die eine definierte, der Gewichtskraft entgegengerichtete Mindestkraft überschreitet.
  2. Das Manipulatorsystem (1) nach Anspruch 1, wobei der Manipulator (100) mehrere Bewegungsachsen aufweist, und jeder Bewegungsachse ein Sensor zugeordnet ist, wobei der Sensor Kräfte und/oder Momente bestimmt, welche auf die Bewegungsachse wirken, der der Sensor zugeordnet ist, wobei
    der kraftgeregelte Manipulator vorzugsweise ein Leichtbauroboter, und besonders bevorzugt ein LBR iiwa ist.
  3. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, die Gewichtskraft der vom Greifer (200) gegriffenen Objekte zu bestimmen, und wobei
    die Mindestkraft vorzugsweise gleich der Gewichtskraft des befüllten Serviergefäßes (301) ist, oder bevorzugt zumindest 90% der Gewichtskraft des befüllten Serviergefäßes (301) ist.
  4. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500) dazu eingerichtet ist, das Serviergefäß (301) in einer in der dritten Position (P3) in einer nicht-vertikalen Orientierung aufzunehmen, wobei
    die Längsachse (330) des Serviergefäßes (301) in der nicht-vertikalen Orientierung mit einer Grundplatte (10) vorzugsweise einen Winkel von zumindest 20°, bevorzugt von zumindest 30° und am bevorzugtesten von zumindest 45° einschließt.
  5. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500), eine Aussparung (510) und zumindest einen Vorsprung (520) umfasst, wobei
    die Aussparung (510) dazu eingerichtet ist, eine untere Kante (310) des Serviergefäßes (301) aufzunehmen, und
    der zumindest eine Vorsprung (520) dazu eingerichtet ist, an einer Seitenfläche (320) des Serviergefäßes (301) anzuliegen.
  6. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400) zumindest zwei definierte erste Positionen (P1a, ... P1n) umfasst, auf welchen jeweils eine Flasche (411, 412) angeordnet werden kann, und wobei
    der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, eine erste Position (P1a, ... P1n) positionsgeregelt anzufahren, und eine Flasche (411, 412), welche auf der angefahrenen ersten Position (P1a, ... P1n) angeordnet ist, mittels des Greifers (200) kraftgeregelt zu greifen, und wobei
    die Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400) vorzugsweise zumindest zwei unterschiedliche Positionsfelder (410, 420) umfasst, wobei
    die zumindest zwei unterschiedlichen Positionsfelder jeweils definierte erste Positionen (P1a, ... P1n; P1b, ... P1m) aufweisen, und auf den zumindest zwei unterschiedlichen Positionsfeldern (410, 420) Flaschen (411, 421), welche mit unterschiedlichen einzuschenkenden Getränken befüllt sind, angeordnet werden können, wobei
    der Manipulator (100) dazu vorzugswiese eingerichtet ist, abhängig von einer Eingabe eines Nutzers eine Flasche (411, 421) von einem ausgewählten Positionsfeld (410, 420) mittels des Greifers (200) zu greifen.
  7. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400) so angeordnet ist, dass die Flaschen zumindest teilweise in der Grundplatte (10) versenkt sind, und/oder
    die Flaschenbereitstellungsvorrichtung (400) eine Kühlvorrichtung umfasst, die die Flaschen kühlt.
  8. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist über Berührungen an zumindest einer der Bewegungsachsen des Manipulators (100) gesteuert zu werden.
  9. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Serviergefäßbereitstellungsvorrichtung (300) zumindest zwei definierte zweite Positionen (P2a, ... P2n) umfasst, auf welchen jeweils ein Serviergefäß (301, 302) angeordnet werden kann, und wobei
    der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, eine zweite Position (P2a, ... P2n) positionsgeregelt anzufahren, und ein Serviergefäß (301, 302), welches auf der angefahrenen zweiten Position (P2a,... P2n) angeordnet ist, mittels des Greifers (200) kraftgeregelt zu greifen.
  10. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Manipulatorsystem (1) weiterhin
    zumindest eine Flaschenablagevorrichtung (600) umfasst, wobei die Flaschenablagevorrichtung (600) zumindest zwei definierte vierte Positionen (P4a, ... P4n) umfasst, auf welchen jeweils eine leere Flasche (411) angeordnet werden kann, wobei
    der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, eine vierte Position (P4a, ... P4n) positionsgeregelt anzufahren, und eine leere Flasche (411), kraftgeregelt auf der angefahrenen vierten Position (P4a, ... P4n) anzuordnen.
  11. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Manipulatorsystem (1) weiterhin
    zumindest einen Flaschenöffner (800) umfasst, wobei der Flaschenöffner (800) in einer fünften Position (P5) angeordnet ist, und der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, eine gegriffene Flasche (411) mittels des Flaschenöffners (800) zu öffnen, und/oder wobei das Manipulatorsystem (1) weiterhin
    eine Klingel (900) umfasst, und wobei der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, die Klingel (900) zu betätigen, wenn ein Fehler beim Betrieb des Manipulatorsystem auftritt.
  12. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Manipulatorsystem (1) weiterhin
    eine Spülvorrichtung (700) umfasst, wobei die Spülvorrichtung (700) in einer sechsten Position (P6) angeordnet ist, und dazu eingerichtet ist, ein Serviergefäß (301) zu spülen, und wobei
    der Manipulator dazu eingerichtet ist, ein Serviergefäß (301) mittels des Greifers (200) zu greifen, und so über der Spülvorrichtung (700) zu positionierten und zu orientieren, dass das Serviergefäß (301) gespült wird, wobei
    die Spülvorrichtung (700) und die Serviergefäßaufnahmevorrichtung (500) vorzugsweise in einer Wanne angeordnet sind, wobei die Wanne dazu eingerichtet ist, Spülwasser und/oder verschüttete Teile des einzuschenkenden Getränks aufzunehmen.
  13. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Manipulator (100) dazu eingerichtet ist, eine Position (P1, P2, P3, P4, P5, P6) mit einer unbekannten Abweichung positionsgeregelt anzufahren und sich mittels Kraftregelung, durch Berührung der, den Positionen zugeordneten Strukturen, genau auszurichten, wobei
    die Berührung der, den Positionen zugeordneten Strukturen mit dem Manipulator (100), mit dem Greifer (200) oder mit einem gegriffenen Objekt (301, 411) erfolgen kann.
  14. Das Manipulatorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Greifer (200) ein Greifer nach Anspruch 15 ist.
  15. Greifer (200) zum Einschenken eines Getränks wobei der Greifer (200)
    zwei Greifelemente (210, 220) zum Greifen einer Flasche umfasst, wobei zumindest ein Greifelement (210; 220) zum Greifen auf das jeweils andere Greifelement (210; 220) zu bewegt werden kann, wobei
    jedes Greifelement jeweils ein erstes (211; 221) und ein zweites Kontaktelement (212; 222) umfasst, wobei die Kontaktelemente senkrecht zur Greifbewegung schwenkbar an dem ersten oder zweiten Greifelement gelagert sind, so dass sich die Kontaktelemente beim Greifen an einer Kontur eines gegriffenen Objekts ausrichten können, und
    das erste Kontaktelement (221) ein Tastmittel (230) zum Stützen eines Serviergefäßes (301) umfasst, das zumindest zwei Vorsprünge (231, 232) aufweist, und wobei die Vorsprünge (231, 232) derart dimensioniert sind, um an einer Seitenfläche (320) des Serviergefäßes (301) in der Nähe einer Öffnung (325) des Serviergefäßes (301) anzuliegen, so dass, wenn der Greifer (200) eine Flasche (411) greift, die Öffnung der Flasche in oder über der Öffnung (325) des Serviergefäßes (301) positioniert ist, wobei die Kontaktelemente vorzugsweise jeweils zwei zentrierende Kontaktflächen (241a, 241b; 242a, 242b) aufweisen, und die Kontaktflächen (241a, 241b; 242a, 242b) vorzugsweise einen Winkel kleiner 180° einschließen, wobei
    die Kontaktflächen vorzugsweise mit einem duktilen Material versehen sind, wobei das duktile Material vorzugsweise eine Shore-A Härte von höchstens 70, bevorzugt von höchstens 50 und am bevorzugtesten von höchstens 30 aufweist.
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